浅谈现浇混凝土产生裂缝原因及预防方法

[摘 要] 分析裂缝可能出现的原因,针对性地设计相应的控制程序,通过综合方法控制裂缝，以及冬季施工控制裂缝的一些方法。

[关键词] 裂缝产生原因；控制裂缝方法；冬季施工裂缝控制方法

中图分类号： TV543 文献标识码： A

近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。混凝土结构凭借良好的耐久性、低廉的造价方法以及方便的施工方法，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。现浇混凝土工程在现代工程建设中已占有很重要的地位，但现浇混凝土工程频繁出现的裂缝，一直以来都成为困扰行业的一个问题。裂缝的产生对建筑结构造成一定的损伤，并影响到建筑物的耐久性和正常的使用功能，甚至对结构的安全可靠性产生潜在的威胁。为了进一步加强对混凝土裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土裂缝产生的原因、控制方法分别进行阐述。

1、混凝土裂缝

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要原因是由外荷载（包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载）引起的裂缝；由变形（包括温度、湿度变化和不均匀沉降等）引起的裂缝；由施工操作（如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等）引起的裂缝，按成因分类为：塑性裂缝、干性裂缝、温度裂缝以及不均匀沉降裂缝。

2、混凝土裂缝分析及预防

2.1塑性裂缝：

2.1.1裂缝现象：塑性裂缝又称龟裂，属于干性裂缝，出现普遍。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4小时左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或者本身温度长时间过高（40度以上），而气候很干燥的情况下出现。

2.1.2产生原因：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。使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过多的粉砂。混凝土水灰比过大，模板过于干燥。

2.1.3预防措施：配制混凝土时，严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小孔隙率和砂率以减少收缩量，同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润，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。混凝土浇筑后过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多的浮到表面，形成含水量很大的水泥砂浆。水泥砂浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳会生成碳酸钙，引起表面体积收缩，导致表面龟裂。混凝土的养护不当 ，过早、过迟养护都会影响混凝土的胶结能力，尤其是过早养护，水泥缺乏必要的水化水而产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力而产生裂缝。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；当表面发现细微裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。

2.2干缩裂缝：

2.2.1裂缝现象：干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状，宽度较细，其走向纵横交错，没有规律，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后期结构体的热胀降温已趋于平衡，只会受到环境气温的变化产生微小变化，如有些部位受热源烘烤、露天结构的寒风袭击、日晒引起的裂缝。从实地调查资料分析，很多大体积的设备基础、平台的混凝土表面裂缝比率在90%左右，缝宽多数不大于0.2mm。裂缝多呈垂直方向，少量为水平方向。水平裂缝多出现在施工缝位置，结构体截面窄长时会贯穿开裂。

2.2.2产生原因：干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同，混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部温度变化较小，较大的表面干缩变形受到内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝，相对温度越低，水泥浆体干缩越大干缩裂缝越易产生。

2.2.3预防措施： 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。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。薄壁构件应在阴凉地方堆放并覆盖，避免发生过大湿度变化。

2.3温度裂缝：

2.3.1裂缝现象：表面温度裂缝走向无一定规律性；梁板式或长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝，一般与短边方向平行或接近于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间，缝宽受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窄状，但个别也有下宽上窄情况，遇上下边缘区配筋较多的结构，有时也出现中间宽两边窄的梭形裂缝。

2.3.2产生原因：表面温度裂缝，多由于温度较大。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生的压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。深进的和贯穿的浊裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇筑在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度较高，加上水泥水化热的混凝土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将传统在混凝土浇筑后2～3个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，由于刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。采用蒸汽养护的预制构件，混凝土降温控制不严，降温过快，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎膜的约束，常导致构件表面肋部出现裂缝。

2.3.3预防措施：尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土，；或在混凝土中掺适量的粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺减水剂以改善和易性，减少水泥用量。避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。大型设备基础采取分块分层间隔浇筑（间隔时间5-7天），分块厚度1～1.5m，以利水化热散发和减少约束作用；或间隔20～30m留一条0.5～1.0m宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20°，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。

2.4不均匀沉陷裂缝

2.4.1裂缝现象：多属于贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，有的在上部，有的在下部，一般与地面垂直或呈30～45°角方向发展。较大的不均匀沉陷裂缝，往往上下或左右有一定的差距，裂缝宽度受温度变化影响较小，因荷载大小差异，且与不均匀沉降值成比例。

2.4.2产生原因：结构、构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理，混凝土浇筑后，地基因没水引起不均匀沉降。平卧生产的预制构件（如屋架、梁等），由于侧向刚度较差，在弦、腹杆件或梁的侧面常出现裂缝。模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动，以及过早拆模，也常导致不均匀沉陷裂缝出现。

2.4.3预防措施：对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。避免直接在松软土或填土上制作预制构件，或经夯实处理后作预制场地。模板应支撑牢固，保证有足够强度和刚度，并使地基受力均匀。拆模时间不能过早，应按规定执行。构件制作场地周围应做好排水设施，并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。

3、冬季施工控制混凝土裂缝的方法：

3.1 控制结构内外温差

当混凝土浇成后的2～3d，由于水化热使温度上升，形成外冷内热，出现自然约束力，如拉应力大于自身强度时则出现裂缝。为此，当浇筑大体积混凝土时，外部要采取保温措施，严格控制内外存在的温差大于25度。

3.2 合理安排浇筑工序

当一次浇筑较大时必须考虑施工程序。如采用薄层浇筑的密实度有保证，也不会降低温差，对强度有利。为此如采取分层浇筑时每层的厚度不超过400mm，裂缝将会减少。若分层大，间隙施工接茬要认真处理。

3.3延长拆摸时间

为保证质量和外观不损伤，冬季施工不应考虑模板的周转次数，时间越长越有利。混凝土在90d以后收缩量就很少了。在设备基础的预留空洞处，可利用预制件作为洞的壁，使该部分在早期就具有较高强度，也可作为大体积的降温孔以降低中间高温，对控制表面裂缝有较好的效果。

3.4 应提高一级强度等级

选择适当的外加剂配合使用，既可使混凝土在低温下水化，又可提前达到临界强度。当浇筑大型设备基础时，要考虑安装在较晚的时间进行，所以利用后期强度，这样在不降低水泥用量的情况下相反却提高了强度，更减少了收缩，对抗裂性有利。

3.5 控制用水量

通常情况下混凝土的收缩量与水灰比成正比，冬季施工必须将水灰比控制在0.5以下，坦落度不小于20mm，选用高强度等级水泥，将减少收缩裂缝。

3.6加强保温

冬季施工的保温重要性人皆共知，其方法措施较多：

3.6.1保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。

3.6.2保温养护的持续时间应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制确定。但不得少于15天，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。

结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不但会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑质量，在实际施工中必须引起足够的重视。

参考文献：

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