水泥混凝土的裂缝与控制

摘要：作者通过长期的施工经验总结出现代建筑工程中常见的五种混凝土裂缝问题，并逐一分析其成因，最后提出了在施工中预防和避免混凝土裂缝的有效控制措施。

关键词：混凝土裂缝；温度；控制措施

Cement concrete cracks and control

ChenDongGong

(anhui water conservancy development Co., LTD, bengbu 233000)

Abstract: the author sums up the long-term construction experience of modern architectural engineering of the five kinds of common concrete cracks, and one by one to analyze the causes, and finally put forward the construction of concrete crack prevention and avoid the effective control measures.

Keywords: concrete crack; Temperature; Control measures

众所周知，混凝土在现代的工程建设中占有非常重要地位。但是，在各类工程中，混凝土的裂缝问题仍然是较为普遍的问题之一，往往影响着工程建设的质量和构筑物的使用寿命。尽管我们安徽水利在施工中采取各种措施以避免相关问题的发生和扩大，但裂缝问题仍然时有出现，难以完全避免。如何避免和预防混凝土裂缝的发生，以及如何解决已经产生的裂缝问题成为现代工程建设中比较重要的课题之一。作者根据多年的经验对施工中这个问题做一探讨。

1. 混凝土裂缝的形成原因

混凝土裂缝是工程建设中最常见的问题之一。一般来说，根据裂缝在工程建设过程中出现的时期不同，可以将混凝土裂缝分为以下两类：施工期出现的裂缝和运行期出现的裂缝。前者主要是由施工环境中的温度和湿度不利于混凝土凝固，或者混凝土自身内部温度应力导致其膨胀冷缩，以及混凝土外部模板等约束力变化引起。工程设施在运行期出现的裂缝可能由荷载、温度、地震、基础变形或者化学反应等因素引起。这种裂缝成因比较复杂，而且主要依靠运行期的设施维护来避免，所以作者解决这类问题时不进行深入的阐述。

在工程建设中，混凝土裂缝的形成原因较多，例如不合适温度和湿度，或者其短时间内的剧烈变化，以及混凝土浇筑后外部模板等约束力变化，原材料质量缺陷等。

根据混凝土裂缝形成原因的不同，一般可以将混凝土裂缝分为如下五种。

1.1. 早期裂缝

这种裂缝一般出现在混凝土刚刚浇筑后1~3小时内。混凝土在凝固的阶段受温度和湿度的双重影响，短时间内急剧失水，混凝土快速收缩而形成的裂缝。所以在炎热多风的夏季需要尤其注意这种裂缝的发生，最好在浇筑完成后及时覆盖一定的遮蔽物防止混凝土表面急剧失水。这种裂缝可以通过二次抹平来进行修复，只要发现的及时，这种裂缝危害较小。这种裂缝外观上不连续，呈鱼鳞状，宽度较大，但是长度较短，一般延伸至钢筋处就停止蔓延，不会贯穿整个混凝土断面。[1]

1.2. 地基沉陷、支撑下沉或者模板变形产生的裂缝

由于地基沉陷、支撑下沉或者模板变形产生的裂缝是工程建设中最常出现的混凝土裂缝，尤其是跨度大的工程设施，或者在软基上施工的设施。这种裂缝一般是由于基础处理不当，支撑杆的密度和强度及模板的刚度不足，导致地基、支撑和模板难以承受混凝土自身的重量和施工过程中人员、机械和工具的重量以及混凝土振捣棒的冲击力等施工荷载所致。

这种裂缝的宽度和长度一般较大，而混凝土内部的钢筋也往往会暴露在空气当中，所以会对工程设施的结构强度和使用寿命产生非常不利的影响。在施工过程中要着重预防这种裂缝的产生。

1.3. 温度应力裂缝

混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化作用时，释放大量的热量，而混凝土内外的冷凝速度往往相差较大，造成内部水化作用的热量逐渐积聚难以散发，继而导致内部混凝土不断膨胀，对表面混凝土产生拉应力，随着热量的积聚，拉应力达到一定的限度时，表面混凝土被撕开，产生裂缝。所以在大型混凝土结构中常出现这样的裂缝，例如大坝、桥墩等。由于水化作用在混凝土硬化过程中一直存在，所以这种裂缝在工程建设中不可避免，需要特别加以注意。

1.4. 外部温度变化产生的裂缝

外部气候变化，或者周围复杂的温度环境等会造成混凝土结构的热胀冷缩。钢筋和混凝土的膨胀系数不同，通常情况下，钢筋的膨胀系数为1.2×10-6/℃，混凝土的平均膨胀系数为1.0×10-6/℃，这导致在较大的温差变化下，混凝土结构内部的不均匀膨胀，钢筋的膨胀要大于混凝土而导致结构表面的受内部的拉应力产生裂缝。如果混凝土结构外部有约束，例如支座嵌固等，也容易造成混凝土在热胀时，膨胀受到限制，导致自身挤压产生裂缝。

1.5. 受力裂缝

建筑设施设计不当，或者使用过程中受力超过极限导致混凝土结构变形、弯曲过大，混凝土表面产生裂缝，严重时，甚至产生断裂或者垮塌。受力裂缝一般最先发生于混凝土结构承受的应力最大处，裂缝的宽度和长度随应力大小的变化而有很大的差别。

此外，还有一些不常见的混凝土裂缝，如由于材料离析沉降、原材料质量低劣、混凝土成分配比不当、或者混凝土配料中混入杂物异物等产生的裂缝。还有一些混凝土裂缝的成因难以用一种原因解释清楚，是多种因素共同作用下产生的，这些裂缝需要进行单独考虑获得其根本原因和解决办法。

2. 混凝土裂缝的控制措施

2.1. 控制浇筑混凝土结构时的内部温度

控制浇筑混凝土结构时的内部温度可以避免产生温度应力裂缝。在施工中，可以通过改善混凝土配料，或者其他物理性措施以达到减小混凝土内部温度应力的目的。

根据作者的实际施工经验，有三种方式改善混凝土配料：

（1）改善混凝土的配合比，采用干硬性混凝土，掺混合料，例如加气剂、减水剂[2]、和缓凝剂等，前两者可以减少混凝土中的水泥用量，后者可以延长混凝土硬化时间，这三种混合料都可以有效地减少单位时间内水泥水化释放的热量，从而减小温度应力；

（2）采用低水化热的水泥品种，在浇筑大型混凝土结构中常采用矿渣水泥、粉煤灰水泥[2]等；

（3）在拌合混凝土时，加冰或冷水，或者将沙石冷却以降低混凝土的浇筑温度。

其他的控制混凝土结构内部温度的物理性措施包括：

（1）在大型混凝土结构内部布设散热管，以保证混凝土内部通风散热，后期可以将散热管浇筑水泥进行封闭；

（2）采用碾压方式浇筑大型混凝土结构，这种方法避免了在水泥的水化过程，可以将用水量降至最低，最大程度上减小水化热；

（3）避免在极端温度下浇筑混凝土，如夏季的正午或者冬季严寒天气，以保证混凝土硬化过程中的正常散热。

2.2. 在混凝土结构早期养护时控制外部湿度和温度

混凝土的早期养护对于混凝土结构的强度和寿命有着至关重要的影响，在这一阶段，需要施工者重点注意保持其适宜的温度和湿度环境。由于蒸发、或者木制、砖制模板的易吸水特点等原因，新浇筑的混凝土常常发生水分的过度损失，从而阻止水泥的水化过程，混凝土结构的表面蒸发作用最显著，所以也最容易产生这种问题。合理的早期养护可以使得混凝土结构一直处于适宜的温湿环境中，水泥水化过程能够顺利进行，从而防止产生早期裂缝、外部温度变化产生的裂缝。

（1）对于浇筑暴露在外的混凝土结构，例如混凝土路面或者小型混凝土块时，尤其要注意在炎热的夏季采取适当的覆盖和洒水措施；

（2）对于需要维持模板一定时间的混凝土结构时，如梁、柱等，在拆除模板后仍需要及时在其表面覆盖一层保温材料，如塑料膜、泡沫、海绵等。同时，对于这种混凝土工程设施，需要合理地安排拆模时间，避免气温突然变化引起的混凝土表面急剧温度变化；

（3）对于在夏季浇筑大型的混凝土结构，可采用减少浇筑厚度、增加浇筑次数的方法来避免裂缝的产生。同时，在施工中需要注意避免高温施工和太阳曝晒。

2.3. 改善混凝土结构的外部约束条件

改善混凝土结构的外部约束条件可以预防由于地基沉陷、支撑下沉或者模板变形产生的裂缝，并在一定程度上减少外力裂缝。一般有如下四种解决办法。

（1）对于大型混凝土结构，或者广场、路面等工程时，要进行合理的分缝分块，防止混凝土热胀冷缩产生裂缝；

（2）夯实模板基础避免地基起伏、地基沉陷过大导致的模板变形，从而造成混凝土裂缝；

（3）增加模板和支撑的强度，避免因模板或支撑变形造成的混凝土裂缝；

（4）合理的安排施工工序、人员和机械，避免混凝土浇筑仓面荷载过大人为造成的地基、模板和支撑变形。

3. 结论

混凝土裂缝是施工中常见问题，往往影响工程设施的结构强度和使用寿命，降低其抗渗性能，而且可能造成内部钢筋的锈蚀，以及混凝土的碳化，因此要认真地对待混凝土裂缝问题，采取合理有效的措施积极避免其产生，提高工程设施的质量和人员安全。此外，在施工中，要依靠观察和比较，总结分析各种混凝土裂缝的成因，积极寻求多种预防和解决措施，认真避免混凝土裂缝的形成。

参考文献:

[1] 赵敏娟,蒲明贤, "浅谈混凝土裂缝原因及防治," 山西建筑, vol. 34, pp. 177-177, 2008.

[2] 林留榜, "浅谈混凝土裂缝的原因及控制措施," 广西质量监督导报, pp. 34-34, 2007.