混凝土裂缝产生的原因及控制措施

摘要：在结构混凝土施工过程中，混凝土表面常会出现各种病害，其中混凝土裂缝是很普遍的结构性病害之一。

关键词：混凝土 裂缝成因

中图分类号： TV331 文献标识码： A

在结构混凝土施工过程中，混凝土表面常会出现各种病害，其中混凝土裂缝是很普遍的结构性病害之一。它不仅影响结构的美观，也会降低结构混凝土的强度，影响结构的使用性能和使用寿命，给人们的生活、生产带来不便。因此，对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳及采取预防措施很有必要。本文通过马鞍山长江公路大桥引桥土建工程（MQ-08）合同段施工实践，对混凝土裂缝产生的原因进行了细致的分析，并提出相应的对策。

1.混凝土裂缝种类及成因分析

在施工和使用过程中，引起建筑混凝土结构开裂的原因很多，当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时，都非常容易产生裂缝，具体原因有以下几方面：

1.1温度裂缝

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或原有混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。

1.2外荷载引起裂缝

⑴在设计时考虑不周，结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中；在构造处理不当时，现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋；以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

⑵施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制构件受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

1.3塑性裂缝

塑性裂缝是混凝土硬化以前形成的裂缝，塑性裂缝根据成因的原理分为塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝。塑性沉降裂缝是混凝土硬化前因骨料等比重大的颗粒下沉，竖向体积缩小而产生的塑性变形裂缝，塑性收缩裂缝是指浇筑后还处于塑性状态的混凝土当表面受风吹日晒的影响发生剧烈的温度变化时，由于其内部的温度变化很小，内外形成了很大的温差，使结构产生较大的拉应力而产生裂缝。

1.4收缩裂缝

收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中，梁、板、柱等小块体构件，砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。

2.裂缝产生的影响因素

2.1组成材料

2.1.1水泥

水泥的安定性、强度和含碱量的高低等会导致混凝土的裂缝产生。

⑴安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标，造成混凝土抗拉强度的下降。

⑵水泥的强度不够，水泥受潮或超期，使混凝土强度达不到设计值，从而导致混凝土开裂。

⑶当水泥含碱量较高（如超过0.6%），同时使用含碱活性的骨料，在混凝土拌和中产生碱离子，造成混凝土酥松、膨胀开裂。

2.1.2砂、石骨料

⑴砂石的粒径、级配、杂质含量。

⑵砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土强度和抗冻性、抗渗性。

2.1.3外加剂、掺和料

首先，混凝土外加剂、掺和料选择不当或掺量不当，会严重增加混凝土收缩。其次，外加剂、掺和料的氯化物等杂质含量较高，可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入的氧气和水分发生锈蚀反应。

2.2混凝土配合比设计

配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%，混凝土与钢筋的粘结力降低10%。

2.3施工方面的影响

2.3.1施工条件

施工现场，骨料一般露天堆放，夏季高温时，运达工地的水泥、砂、石常是滚烫的，搅拌后有时还要经长距离运输才能到达浇筑点，这样浇筑的混凝土构件常因内外温差过大而在凝结硬化早期出现温度裂缝。再者，在高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值增大，可导致裂缝的产生。或运输时漏浆改变了浆骨比、运距较远而受烈日照射或雨淋改变了水灰比。

2.3.2施工质量

⑴混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

⑵混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝，

⑶混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

⑷温度控制设计不合理，浇筑温度过高，通水冷却不及时，对水化热计算不准，新浇混凝土气温骤降又无保温措施或保温效果太差，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，从而产生温度裂缝。

⑸混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

2.4养护条件

养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，砼硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到，现场砼养护越接近标准条件，砼开裂可能性就越小。

3.混凝土裂缝的控制措施

根据大量研究和工程实际，从原材料选择，改进组成设计、改善施工工艺等方面着手，可以预防混凝土裂缝的产生。

3.1设计

⑴设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。

⑵积极采用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

⑶重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

3.2材料选择和混凝土配合比设计

⑴根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强的水泥。

⑵选用级配优良的砂、石原料，含泥量应符合规范要求。

⑶积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

⑷正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

⑸配合比设计应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。

3.3现场操作

⑴浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

⑵混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14～28天。

⑶混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

⑷避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

⑸对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。

⑹夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及多方面的配合。随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。

参考文献

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