混凝土的裂缝成因及预防措施

【前言】混凝土的裂缝成因及预防措施由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1 裂缝的原因 1.1 混凝土本身的影响 在混凝土浇注初期主要是水泥水化热过高，混凝土在浇筑振捣以后，水泥水化过程中产生一定的热量，水化热聚在结构内部不易散失，引起急剧升温，在建筑工程中一般为20～30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中，实际混凝土内部...

[摘 要]：通过现场观察，通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。

[关键词]：混凝土 温度应力 裂缝 控制

中图分类号： TV331 文献标识码： A

混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。

在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

1 裂缝的原因

1.1 混凝土本身的影响

在混凝土浇注初期主要是水泥水化热过高，混凝土在浇筑振捣以后，水泥水化过程中产生一定的热量，水化热聚在结构内部不易散失，引起急剧升温，在建筑工程中一般为20～30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中，实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3～5 d。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时，开始出现温度裂缝。

混凝土的收缩，也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌和水比水泥水化所需的水要多得多。拌和水中只有约20%的水是水泥水化所必须的，其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后，引起混凝土收缩，当收缩受到约束时，则产生收缩应力，当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时，则裂缝随之产生。

1.2 外界环境对混凝土的影响

当混凝土浇筑在比较坚硬的基岩或老混凝土上时，混凝土浇注初期的水化热升温，产生膨胀，受到岩石或老混凝土的约束，将产生较小的压应力。而当混凝土温度继续下降时，由于基岩或老混凝土对温降引起的收缩变形约束的结果，混凝土块内将出现较大的拉应力，裂缝随之产生。

混凝土结构施工期间，外界气温的变化情况对防止混凝土开裂有重大影响。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高。如果外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界温度骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温差，这时对混凝土抗裂极为不利。

1.3 施工方面的因素

违章施工、不当施工造成混凝土裂缝，夏季施工时由于运输车交通不畅耽搁时间，在泵车出料时混凝上的经时坍损较大，混凝土的和易性和流动性较差，现场工人人为加水，造成混凝土强度的降低，加水部分的混凝土水灰比和强度与原配合比的混凝土不同造成不同配比混凝土的凝缩裂缝和干缩裂缝。另外，振捣方式不当引起裂缝不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂，或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。另外，现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。目前，许多施工现场在浇筑混凝土时都不能做到及时覆盖保温养护，一般总要等到最后一遍抹光结束后才覆盖，还有很多工地根本就不予覆盖，结果混凝上表面开裂。

2 裂缝预防措施

2.1 混凝土温度裂缝控制要点

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

根据温度应力引起的原因可分为两类：

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

控制温度的措施如下：

（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

改善约束条件的措施是：

（1）合理地分缝分块；

（2）避免基础过大起伏；

（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

2.2 施工阶段的裂缝控制措施

（1）控制浇灌温度。要降低混凝土的最高温度和温差，比较直接的措施是降低浇筑温度，但其实施必须拥有一定的条件才能实现，在特大型工程中可能才用得到。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料，泵送和浇灌振捣后的温度，减少结构的内外温差，一般按季节采取措施，如夏季施工时，则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时，采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度，缩短浇灌时间。在冬季施工时，对结构厚度在1. 0 m以上的混凝土可继续施工，但应保证保温浇灌、保温养护，一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己，并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止冻害。根据试验资料证明，混凝土的早期强度达到临界强度后，在零下温度作用下不会遭到冻害，小于该“临界”强度时则会遭到冻害。

（2）合理安排施工进度。对混凝土浇筑，应遵循“同时浇捣，分层堆累，一次到顶，循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中，又分几层，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在上层混凝土初凝之前，开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝上的初凝时间。层面应按施工缝处理：①消除浇筑表面的浮浆、软弱混凝上层及松动的石子，并均匀露出粗骨料；②在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有水；③对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。

（3）改进搅拌工艺和振捣工艺。在搅拌的混凝土时，改变以往的投料程序，采取先把水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”，也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减少，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中，从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。

3 混凝土的早期养护

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

从温度应力观点出发，保温应达到下述要求；

（1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；

（2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；

（3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

4 结束语

以上对混凝土的裂缝成因及预防措施进行了理论和实践上的初步探讨，虽然对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

[参考文献]

[1]符芳.建筑材料（第二版）.南京：东南大学出版社，2001

[2] GB50204―2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S]；