膨胀裂缝产生原因

膨胀裂缝的产生有以下几种情况：

1)使用的水泥安定性不良，游离的氧化镁或氧化钙含量较高或骨料中混入镁砂、白云石等有害杂质引起不均匀膨胀产生的裂缝。

2)混凝土中掺加了微膨胀剂，拌和不均匀、振捣不到位所引起的不均匀膨胀。

3)混凝土结构局部处于高温环境，局部处于低温环境，造成高温区域混凝土与低温区域混凝土不均匀膨胀而产生的裂缝。

4)在寒冷条件下浇注混凝土，未采取有效的保温及养护措施，混凝土中的水分受冻体积膨胀造成开裂，或后张预应力结构，压浆后养护保温不当，浆液受冻膨胀，也容易产生沿预应力方向的裂缝。

5)化学膨胀裂缝有4种类型：

a.钢筋锈蚀膨胀裂缝，混凝土中氯离子含量过高，会使钢筋产生化学腐蚀生成铁锈，钢筋体积膨胀造成混凝土开裂；

b.水泥杆菌腐蚀裂缝，混凝土中的铝酸三钙受镁盐或氟酸盐的侵蚀，生成的难溶物质体积膨胀，使混凝土胀裂；

c.碱集料反应裂缝，混凝土的集料中含有游离二氧化硅，与水泥中的碱发生反应，生成硅酸凝胶，硅酸凝胶吸水后体积膨胀，造成混凝土开裂，碱集料反应被称为混凝土的癌症，具有极大的破坏性；

d.水泥中含有大量游离氧化钙，在混凝土硬化后继续水化而产生体积膨胀。

6)延迟钙矾石膨胀裂缝。延迟钙矾石指的是混凝土在早期完全硬化后且无外来硫酸根离子的条件下经过高温养护处理后，混凝土中的钙矾石部分或全部分解，后期在一定的外部条件下，分解后的产物又重新生成钙矾石的过程。后期生成的钙矾石在混凝土硬化后结晶膨胀，对混凝土产生挤压应力致使混凝土产生膨胀，膨胀的不均匀性会导致混凝土中产生拉应力，当拉应力超过混凝土能承受的抗拉极限，混凝土就会产生微裂缝，微裂缝会继续在混凝土中发展，甚至可能贯穿混凝土产生表面裂缝。

延迟钙矾石破坏作用一般在几个月甚至几年后显现，这种滞后的膨胀会引起混凝土结构的破坏，造成巨大的经济损失。延迟钙矾石引起的混凝土膨胀开裂的时间周期较长，且造成破坏的混凝土往往是投入实际使用的混凝土结构，因此很难对其产生的破坏进行评估。

建筑工程中，裂缝的出现会降低混凝土结构的强度，刚度以及耐久性等，影响结构的安全度，降低建筑的使用寿命，严重时会危害人身和财产安全。

裂缝按照产生原因主要分为两类：一是外荷载直接产生的应力或者是结构次应力引起的裂缝；二是非荷载作用例如温度，收缩，膨胀等产生的应力引起的裂缝。混凝土中最常见的裂缝是由非荷载作用引起的，建筑工程中能造成开裂的常见非荷载因素有干燥收缩，自收缩，温度应力，钢筋锈蚀膨胀开裂，碱骨料反应等。

膨胀裂缝是由于混凝土各部分膨胀不均匀使得混凝土局部产生拉应力，而混凝土的抗拉性能远低于抗压性能，所以当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土中就会产生膨胀裂缝。

目前应用在混凝土中的监测裂缝方法有以下几种：

膨胀裂缝应变计法

将电阻片埋入混凝土，经线路连接到应变仪，通过测试得到的混凝土应变大小来判断裂缝的产生。

膨胀裂缝超声脉冲法

这种方法是将超声脉冲发射到混凝土内部，脉冲传递一段距离后，再用一个信号接收器接受，根据超声脉冲在混凝土内的变化情况来判断裂缝的情况。

膨胀裂缝声发射法

声发射是物体本身发射出来的一种应力波，材料受力后会不断发生应变，当超过承受范围后就会以电波声波的形式发射出来，声发射仪就是按照这种原理工作。

膨胀裂缝光敏薄层法

其原理是将光弹性薄片材料紧密粘在混凝土表面，使其与混凝土共同受力，混凝土出现裂缝前，在相应裂缝出现的位置出现应力集中，光敏薄层上出现条纹，借助反弹式光弹仪显示应力条纹图像，可以看出应力集中条纹处的干涉条纹强于其他量级，因而可以准确的预报裂缝发生的位置。

上述方法的基本原理都相似，都是通过向混凝土中外加电声信号，开裂会影响信号在混凝土中的传递过程，进而改变输出信号，通过对输出信号监测可以判断裂缝的产生。

混凝土中产生膨胀裂缝的原因是多种多样的，其中延迟钙矾石造成的混凝土膨胀开裂有破坏潜力大，时间周期长，难以监测评估等特点，是交流阻抗谱潜重要的潜在应用方向。

骨料膨胀引起的裂缝是近年来常见的一种病害，这类病害俗称“混凝士的癌症’。1984年首先在房屋建筑中发现，继而在桥梁领域中发现，裂缝形态呈层离状、局部呈放射状及龟裂状裂缝。

膨胀裂缝骨料膨胀病害分类

①“碱骨料反应”引起骨料膨胀，破坏硅；

②含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料或生石灰缓慢水化膨胀而破坏碱。这类病害的进展由表及里，这与外界潮气由表面通过毛细孔逐渐渗人有关。

膨胀裂缝发生“碱骨料反应”产生的条件

①硅骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅，当含量大于5%时，对碱构件可能会产生损害；

②碱中碱含量超过一定量（一般控制在3 kg/m3之内）；

③水。一般产生这类病害是在结构竣工数年后（一般在五年后）发生。

这类材料自损现象危害很大，当在某一处首先发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其他部位也会相继出现。

膨胀裂缝骨料膨胀病害的危害性的表现形式

①骨料膨胀裂缝后使截面削弱；

②裂缝处易渗水，锈蚀钢筋；

③受压区因骨料膨胀而损坏，达到一定程度后，可能会出现突然破坏；

④梁端因骨料膨胀而损坏，有可能产生斜压破坏。

综上所述，对骨料膨胀病害必须予以重视，应该在施工前，对骨料进行检验，对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好放水隔离。对于已建结构，必须发现一处及时进行有效修补一处，同时做好硅毛细孔封闭工作，隔绝水分或潮气侵入，若发现已经严重，则应拆除重建。

膨胀裂缝骨料膨胀裂缝的辨别方法

①膨胀骨料在构件浅层，一般呈网状及放射形裂缝，裂缝交点处为膨胀骨料所在位置；

②当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋那顶弯，此时有可能产生顺钢筋裂缝，但其长度不长，同时可能出现碱被冲剪破裂，其裂缝为周边一圈；

③冲剪锥体边缘裂缝的两侧有高差；

④若内部膨胀骨料为弥漫性分布，其内部有可能产生层理千层饼似的裂缝；

⑤与网状收缩裂缝的区别有两点：一是收缩裂缝一般发生时间较早，多在施工后即发生，而骨料膨胀裂缝均在几年之后发生；二是收缩裂缝两侧无高差，而骨料膨胀两侧有高差。

混凝土构件上存在的微膨胀裂缝出现的部位无规则，表现形式为网状或龟裂状，多出现于混凝土凝结硬化中期，由混凝土原材料的影响而产生。

膨胀裂缝裂缝产生的原因及危害

混凝土材料从散装物体变为具有一定强度及硬度的物体，主要是由于混凝土中的水泥与水发生了化合反应。因此此类微膨胀裂缝也是由于水泥的质量较差而导致。此类裂缝产生的原理是水泥中的游离氧化钙与氧化镁水解之后产生膨胀，从而导致混凝土产生膨胀，最终因膨胀应力大于混凝土自身的抗拉应力而出现裂缝。此类裂缝宽度较小，多表现在混凝土构件表而，因此对竖向承载力影响较小，但对混凝土构件的耐久性有一定的影响。当混凝土构件中出现此类裂缝时，施工单位应对此类现象进行重视，最佳的解决办法是更换优质水泥，避免此类现象较多而产生一定的混凝土质量隐患。

膨胀裂缝预防措施

1)混凝土搅拌站不应为降低混凝土制作成本而选用劣质水泥，施工单位应对搅拌站所使用的水泥进行第三方机构检测，对其化学成分进行分析，避免水泥内存在膨胀物质或其他有害介质，从而影响混凝土浇筑质量；

2)混凝土搅拌站选用其他原材料时，应对原材料的杂质进行抽检，避免原材料中掺有较多的膨胀物质，从而影响后续浇筑施工质量。 2100433B

学科：自然灾害与防治

词目：膨胀土地裂缝灾害

英文：land crack disaster of swelling clay

释文：它分布在不同时代和不同成因的膨胀土发育区,特别是在时代较老的残积、坡积、冲积膨胀土区最严重。膨胀土地裂缝还受气候、植被、地貌、水文等条件影响。通常在气候干旱或者旱涝无常,膨胀土含水量变化刷烈的情况下,地裂缝最严重。膨胀土地裂缝的规模一般都比较小,长度多在数卜米,宽度不超过10厘米,深度多在3米以内。地裂缝形态多呈上宽下窄的“v”字形。伴随膨胀土的反复胀缩变形,地裂缝时闭时张,时大时小。在地裂缝活动的同时,常产生一定的侧向压力,因此引起局部地面隆起或下沉。 2100433B

1．龟状裂缝：龟状裂缝多出现在土坝表面，分布较均匀，缝细而短，对堤坝危害较小。龟状裂缝产生的原因，主要是粘性土水分蒸发，表面土体收缩，故又称干缩裂缝。填筑土料粘性愈大、含水量愈高，干裂的可能性愈大。

2．横向裂缝：横向裂缝的走向与堤坝轴线垂直或斜交,常出现在堤坝顶部并伸入堤坝内一定深度，严重的可发展到堤坝坡，甚至贯通上下游造成集中渗漏，直接危及堤坝的安全。产生横向裂缝的原因，主要是相邻堤坝段坝基产生较大的不均匀沉陷，常发生于堤坝合拢段，堤坝体与交界部位施工分缝交界段以及坝基压缩变形大的坝段等。

3．纵向裂缝：纵向裂缝的走向与堤坝轴线平行或接近平行，多出现在堤坝顶部或堤坝坡上部，裂缝逐渐向坝体内部垂直延伸。它一般比横向裂缝长，若不及时处理，雨水入侵后会造成大坝脱坡险情。纵向裂缝产生原因：一种因分期加高，压实质量和填筑材料不同；用贴坡培厚法处理背水坡渗水时，贴坡砂层未灌水也不压实，致使蓄水后砂层浸水下沉，培土表面发生纵向裂缝；另一种因施工碾压不实，施工质量不好，筑坝土料含水量过高；初次蓄水，或汛期水位骤降导致堤坝坡失稳，产生脱坡初期的纵向裂缝。

4．内部裂缝：产生内部裂缝的原因和可能出现的部位有：如在狭窄山谷压缩性大的地基上修建土坝，在坝体沉降过程中，上部坝体重量通过剪力和拱的作用，被传递到两端山体和基岩中去，而坝体下部沉陷，有可能使坝体在某一平面上被拉开，形成水平裂缝；此外，堤坝坝基或堤坝与建筑物接触处因产生不均匀的沉陷而产生内部裂缝等。