混凝土裂缝产生的原因及处理方法

【摘要】混凝土裂缝在施工中常见的为温度裂缝，收缩裂缝，沉陷裂缝等。这些混凝土裂缝问题直接影响着工程质量的稳定，是工程施工中普遍存在而又难于解决的实际问题，本文针对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防和处理措施。

【关键词】混凝土；裂缝；原因；预防；处理

1 混凝土裂缝的类型

1.1按裂缝产生的原因分类

1.1.1由外荷载直接引起的裂缝。这种裂缝包括施工和使用阶段的动、静荷载引起的裂缝。

1.1.2由变形引起的裂缝。这种裂缝是指因温度和湿度变化、不均收缩和膨胀、基础不均匀沉降使混凝土变形引起的裂缝。

1.1.3设计裂缝。这种裂缝包括设计错误引起的裂缝和设计允许裂缝。《混凝土结构设计规范》（GBJIO 89）规定，允许裂缝宽度为0.2～0.3 mm。

1.1.4施工裂缝。施工时混凝土因拌合物坍落度过大引起的塑性裂缝，或因施工工艺不当，或因拆模过早、起吊过早等施工原因造成的裂缝。

1.2按裂缝的深度和形状分类

裂缝按深度和形状可分为表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝、对角线裂缝等。

1.3按对结构的危害分类

1.3.1有害裂缝。这种裂缝是指对结构承载能力或建筑物耐久性有影响的裂缝。

1.3.2无害裂缝。一般指裂缝宽度小于0.2 mm，对结构的承载力或建筑物耐久性没有影响的表面裂缝。2裂缝产生的原因和特征

2.1塑性变形裂缝

塑性裂缝是指混凝土浇筑成型后还未硬化，处于塑性或低塑性状态及半固态时产生的裂缝。塑性裂缝的出现，不仅影响混凝土的外观质量，更重要的是会造成混凝土防水性能下降、钢筋锈蚀等不良后果，影响混凝土结构的使用年限。混凝土塑性裂缝一般可分为两类，即塑性沉降裂缝和低塑性收缩裂缝。

2.1.1塑性沉降裂缝。由于混凝土拌和物坍落度过大，粗骨料颗粒沉降时受到钢筋、模板等阻碍，在混凝土浇筑面上形成裂缝。这种裂缝的特征是规律性强，其分布、形状与钢筋布置、模板尺寸变化及混凝土浇筑厚度变化有关，如图1所示。这种裂缝出现的时间，一般在混凝土浇筑后1～3小时。裂缝深度一般不超过5mm，泵送混凝土可达到钢筋上表面。

2.1.2低塑性收缩裂缝。这里主要是指在砼由塑性状态向固态转化时发生的裂缝。在一般情况下，混凝土中水泥凝结硬化和水分的蒸发而引起的混凝土体积收缩较小而且均匀，所以不会产生收缩裂缝。当混凝土拌合物的坍落度较大而且在温度高、风速大的干燥环境中，混凝土表面水分蒸发过快，其蒸发速度超过析出水扩散到混凝土表面的速度，造成混凝土表面收缩过大，收缩受到约束后就会出现裂缝。此裂缝多发生在表面系数大的混凝土板（路面）或墙面上。塑性收缩裂缝深度小，长短不一，有时呈龟裂状。如果环境温度过高，水泥凝结过快，也会出现贯穿裂缝。这样的裂缝垂直于长边，但一般不会扩展到混凝土的自由边，因为自由边上无约束。

2.2温度变形裂缝

混凝土同其它材料一样，具有热胀冷缩的性质。在没有约束时混凝土会随温度的升高而膨胀，随温度的下降而收缩，不会产生裂缝。但是，结构混凝土是有约束的，体积的膨胀或收缩受到限制而产生温度应力。由于混凝土的抗拉强度很低，容易被较大温差引起的温度应力而破坏，产生温度裂缝。水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥可释放出50.2J的热量，从而使混凝土内部温度升高。通常可以在浇筑温度的基础上升高35℃左右。特别是优质的硅酸盐水泥和普通水泥，其中C3A，C3S含量较高，比表面积较大，水化快，早期水化热更高。如果在夏季施工，不采取降温措施，混凝土内部温度可达到60～70℃，大体积混凝土内部温度会更高。水泥水化热在1～3 d可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部最高温度大约发生在浇筑后的3～5d。由于混凝土内部和表面散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，产生温度变形和温度应力。温度越高，温差越大，温度应力也越大。当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。这种裂缝的特征是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，最初裂缝很细，呈裂纹状，随着时间的延长而不断扩展，甚至达到贯穿裂缝。

2.3干缩变形裂缝

混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度，因此，产生表面收缩大而内部收缩小的不均匀收缩，使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表面混凝土所受到的拉应力超过其抗拉强度时，便产生表面干缩裂缝。这种裂缝走向纵横交错，且分布不均。混凝土的徐变与干燥收缩同时并存，徐变可使混凝土应力减小，进而推迟混凝土裂缝出现的时间，因此，干缩变形裂缝一般在浇注成型1～2个月后出现，有时甚至一年半载。

由于水泥石干燥收缩变形，在骨料界面上产生拉应力和剪应力。当其值超过水泥石和骨料的粘结强度时，在骨料界面上就会产生细小的裂缝。当表面裂缝向内发展时，很容易与骨料界面裂缝连通，形成深层裂缝而使混凝土失去抗渗能力。通过实验可知，影响干缩变形的主要因素有以下几个方面。

2.3.1水泥品种和用量。矿渣硅酸盐水泥干缩率最大，普通硅酸盐水泥次之，粉煤灰硅酸盐水泥干缩率最小。水泥用量越高，干缩变形越大。

2.3.2混凝土单位用水量。混凝土单位用水量的大小是决定干缩的重要因素，因为干缩变形主要是由于水分蒸发而使混凝土体积收缩引起的。当水灰比相同时，单位用水量越大，水泥浆量越多混凝土的干缩变形也越大。

2.3.3水灰比。水灰比越大，水泥浆越稀，混凝土硬化后所含的凝胶体较多，晶体越少，其干缩变形也越大。

2.3.4骨料。骨料在混凝土中起着骨架作用，骨料不仅本身收缩性小，而且对水泥浆的收缩产生一定的限制作用。粗骨料含量越多，粒径越大，混凝土的干缩越小。细骨料以中砂为好，细砂干缩大，砂率大干缩也大。

2.3.5养护条件。养护条件对混凝土的干缩影响很大。在水中和相对湿度大于94%的空气中，混凝土是膨胀的，而在相对湿度小于94%的空气中，混凝土是收缩的。

2.3.6掺合料和外加剂。质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，能降低混凝土的干缩值。某些减水剂有增大混凝土干缩的趋势，使用时要提起注意。

2.3.7施工。施工时混凝土振捣过度，表面形成水泥含量较多的砂浆层，干燥收缩变形量大。

2.4设计引起的裂缝

由于设计原因使结构混凝土产生裂缝的现象也时有发生。此种裂缝主要是设计结构尺寸不够或荷载计算不合理引起的。裂缝的特点是规律性较强，裂缝初始发展较快，到一定程度后发展缓慢，甚至不再发展一般是主体完工，即上部主要荷载完成）。如广州市某商业大厦楼梯梁，梁两端沿45。裂缝：某开发公司综合楼的框架梁，梁底垂直裂缝，都是在主体竣工前就发现裂缝，随着施工的进展，裂缝发展较快，主体竣工后，裂缝基本停止发展，经有关部门验算，均为荷载计算有误和结构尺寸不够而引起的。

3 预防措施

混凝土裂缝的预防主要是通过设计、材料、施工等方面的综合措施，将裂缝控制在无害和最小范围内。下面就材料的使用和施工技术方面提出以下几点建议。

3.1混凝土施工时要控制水泥用量、单位用水量，在满足施工条件下，减小拌合物的坍落度，以减少或防止干缩裂缝和塑性裂缝的产生。

3.2大体积混凝土要优先选用低热水泥，如矿渣水泥、大坝水泥等：可掺加高效减水剂、粉煤灰等外掺材料，以控制混凝土拌合物的入模温度，必要时还可采取降低水温的方法，防止温度裂缝的发生。

3.3使用混凝土引气减水剂。引气减水剂能改善混凝土拌和物的和易性，减少用水量，进而减少混凝土的收缩裂缝：同时，混凝土中引入的微小气泡，能提高混凝土的抗裂性，减少混凝土裂缝的产生。

3.4加强对骨料活性的检测，控制水泥的含碱量，预防碱骨料反应的发生。

3.5采用二次振捣和多次抹面工艺。二次振捣有效地防止水分聚集在石子的界面上，使硬化后界面过度层结构致密，黏结力增大，提高混凝土抗拉、抗压强度，减少内部裂缝，提高混凝土的抗裂性。多次抹面可使混凝土表面的塑性沉降裂缝和表面收缩裂缝及时得到愈合。特别是泵送混凝土，掺用缓凝型减水剂时，一般混凝土初凝都在10 h以上，如不采取上述措施，混凝土表面很容易出现裂缝。

3.6加强混凝土的湿养护，特别是大风干热天气，混凝土浇筑后应尽快在其表面用湿草袋或塑料薄膜等敷盖，防止早期失水过快产生低塑性收缩裂缝。

4 总结

总之，混凝土科学十分复杂，牵一发而动全身是影响混凝土性质的最基本原理。也就是说，混凝土中的任何一个小问题都不是单一的、一个因素引起的，而是多个因素相互组合，相互影响的结果。预防或减小混凝土裂缝应从影响混凝土裂缝的因素出发，采取综合措施，辨证施治，而不能只注重某一方面因素的影响。