混凝土裂缝成因分析与防治措施探讨

摘要：混凝土工程是建筑物的重要组成部分,也往往是建筑物承受荷载的主要部位,在施工过程中,由于施工工艺不科学、材料质量有缺陷、环境温度影响以及总体的混凝土质量保证措施不健全等诸多原因,导致了混凝土裂缝的产生。通过对混凝土裂缝产生的原因分析，指出了混凝土裂缝的危害性，重点阐述了防止混凝土裂缝的质量控制措施。关键词：混凝土工程；裂缝成因；防治措施中图分类号：TU37 文献标识码：A

1混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力的作用下，表面裂缝可发展成具有破坏性的贯穿逢和深层裂缝。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全性。因此，对于混凝土裂缝问题，必须引起我们的高度重视。

2混凝土裂缝原因、分类及相应措施

混凝土裂缝与很多因素有关,如施工方法、施工人员控制、自然环境、温度、施工设备、施工工艺、原材料等。混凝土施工裂缝主要归结为以下几大类。

2.1 荷载引起的裂缝 

主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。产生原因：①对结构进行计算时，计算模型不合理，结构受力假设与实际受力不符，荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误，结构安全系数不够；结构设计未考虑施工的可行性，设计截面不足；钢筋设计偏少或布置错误，结构刚度不够等。②施工时不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图施工、擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式；未对结构作疲劳强度验算等。③在使用阶段，超过设计荷载的重型车辆过桥、车辆撞击、发生大风、大雪、地震、爆炸等。 2.2温度变化引起的裂缝 

混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接行，裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。 2.3 收缩引起的裂缝 

混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自身收缩和碳化收缩。

2.4 塑性裂缝

裂缝在结构表面出现，形状很不规则且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期（一般在浇筑后4h左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高（40℃以上），而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，属于干缩裂缝，出现普遍。主要原因： ①混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。②使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂。③混凝土水灰比过大，模板过于干燥。

预防措施包括：①配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率；同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度。②浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润。③混凝土浇筑后，对表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。④在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。此外，要加强表面的抹压和养护工作。⑤混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。⑥设挡风设施。

治理方法：此类裂缝对结构强度影响不大，但传统使钢筋锈蚀，可在表面抹一层薄砂浆进行处理。对于预制构件，可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

2.5干缩裂缝

裂缝为表面性，宽度较细。其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁、板类构件（或桁架杆件），多沿短向分布；整体性结构多发生在结构变截面处；平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，但侧面也常出现，并随湿度和温度变化而逐渐发展。主要原因： ①混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，或者构件水分蒸发，产生体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。②混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化。③采用含泥量大的粉砂配制混凝土。④混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层。⑤后张法预应力构件露天生产后长久为张拉等。

预防措施：①混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大；严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂；混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。②加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件，可覆盖草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖，避免发生过大湿度变化。2.6地基基础变形引起的裂缝

其一，由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。其二，由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。 2.7 钢筋锈蚀引起的裂缝 

由于大体积混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。 2.8 冻胀引起的裂缝 

当大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冰水（结冰温度在-78℃以下）在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝出现。

3混凝土裂缝的控制措施

3.1 掺入粉煤灰等外加料与外加剂

在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的方法之一。外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥。并且是混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度，另一方面使混凝土内部产生压力，以抵消混凝土中产生的部分拉应力。 3.2 混凝土的骨料控制 

1）粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

2）外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。

3）大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

4）水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。3.3优化大体积混凝土设计

虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，但可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控制裂缝的发展。为了避免裂缝的出现，在设计中利用中低强度底水泥充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝。 3.4 改进大体积混凝土施工工艺

1）在设计许可的情况下，采用混凝土60ｄ强度作为设计强度。

2）采用低热或中热水泥，掺加粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料。

3）掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂。

4）在炎热季节施工时，采取降低原材料温度、减少混凝土运输时吸收外界热量等降温措施。

5）混凝土内部预埋管道，进行水冷散热。

3.5采取保温保湿养护

在温度较高的情况下进行施工，一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。考试大论坛如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5℃～10℃为宜，在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。

4小 结 综上所述，虽然混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，就可以减少或消除混凝土裂缝，从而提高混凝土结构质量及安全性。

作者简介：仁欠扎西（1985—），男，藏族，学历大专。现青海禹功水利水电科技开发有限公司工作。