混凝土裂缝的产生成因及预防措施探讨

[摘要]混凝土是一种广泛采用的建筑材料，本文主要分析了当前普遍采用的建筑混凝土材料出现裂缝的主要原因，分别从设计，温度，湿度，配合比，收缩等方面展开了探讨，并提出了相关的预防措施。

[关键词]混凝土；裂缝；成因；预防；减水剂

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料，因其原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、抗压强度高，耐久性好等优点，其被广泛应用于建筑工程当中。但混凝土是一种脆性材料，抗裂性较差，往往会因为设计、湿度、温度、收缩和配合比等原因产生裂缝，因此，如何控制好这些因素加以预防裂缝是亟待解决的问题。

1.混凝土裂缝产生的原因

1.1设计方面的原因

设计中，因混凝土构件截面的突变而产生应力集中，从而产生混凝土构件的裂缝； 设计中，混凝土结构在配筋计算过程中忽略了在其承受的荷载而引起的挠度和裂缝宽度的验算，从而引起裂缝；构造钢筋配置过少或者过粗，也可能引起混凝土构件的裂缝；设计中采用的混凝土等级过高，地基的不均匀沉降也是混凝土结构产生裂缝的主要原因之一。

1.2温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外较大的温差，造成内外热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

1.3收缩裂缝

收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝土的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。混凝土的收缩裂缝主要表现为自生收缩、塑性收缩和干缩。自生收缩也称硬化收缩，这是混凝土凝结硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学反应的结果，这种收缩与外界温度变化是没有关系的。自生收缩可能是正的变形，也可能是负的（膨胀）。塑性收缩，也即沉陷裂缝，主要由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土结构产生裂缝。干缩（失水收缩），一般多在混凝土硬化过程中，由于混凝土失水干燥，引起体积收缩变形，这种体积变形受到约束时，就可能产生干缩裂缝。

1.4湿度

a、混凝土凝结前，内部强度较小，此时因表面泌水、大风或高温天气，表面失水过快，进而在毛细管中产生负压，混凝土体积收缩，从而产生了龟裂。b、混凝土凝结后，水泥浆中水份的蒸发会造成干缩，这种干缩是不可逆的。混凝土表面受外部条件影响，水份损失较快，形变程度亦较大；内部水份变化相对较小，其形变程度亦较小。当表面与内部的应力差超过混凝土自身的抗裂能力时就会产生裂缝。

1.5混凝土材料原因及配合比

配合比设计不当直接影响混凝土的抗拉强度，是造成混凝土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。粗细集科含泥量过太，造成混凝土收缩增大。骨料粒径越细、针片含量越太，混凝土单方甩灰量、用水量增多，收缩量增大。混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。

2.混凝土裂缝预防措施

根据混凝土裂缝成因，采取适当措施进行事前预防要比事后补救更为重要。

2.1设计

在设计上要注意那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低踌处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决：a、增配构造箭提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。b、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。c、在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部也的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。d、在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距20-30m，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

2.2温度裂缝的控制措施

a、宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸水泥，充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。大量试验研究和实践表明，每m3混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低 l0C 。b、掺加粉煤灰和外加剂。在满足强度等设计指标要求的情况下，掺加原状或磨细粉煤灰，可以降低混凝土中水化热，减少绝热条件下的温升，提高混凝土的后期强度及抗裂能力，效果非常显著。c、控制混凝土出机温度和浇筑温度。最有效的办法是降低石子温度，混凝土中石子比热最小，但每 m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或使用前用冷水冲洗集料。d、改进振捣工艺和养护工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振捣， 可排除混凝土因泌水在石子、水平钢筋下形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少裂缝与气孔，提高抗裂性。

2.3沉陷（ 塑性） 收缩裂缝的控制措施

a、要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m 以下，水灰比在0.6 以下，在满足浇筑要求时，尽可减少坍落度。b、混凝土搅拌时间适当，过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。c、混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。d、在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。e、遵循“精料供应”的原则，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入有害膨胀物引起混凝土的崩裂。

2.4干缩裂缝的控制措施

a、从减少收缩的角度出发，宜采用中低水泥和粉煤灰水泥。不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。b、严格控制单方混凝土用水量。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比，成直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随用水量的增加而急剧增大。水灰比越大，干燥收缩越大。c、合理使用“双掺”技术。为降低用水量，掺加适当数量干燥收缩小、减水率高、分散性好的外加剂。矿渣、硅藻土、火山灰等粉状掺合料，一般都会增大混凝土的干燥收缩。但是质量良好，含有大量球状颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小，需水量少，却能降低混凝土的干燥收缩值。d、掺加膨胀剂补偿收缩。在地下室和防水工程中， 掺加适量的膨胀剂可以起到收缩补偿作用，有利于防止裂缝。但一定要严格控制掺量保证混凝土有足够的强度，否则混凝土会膨胀和开裂。e、养护时间和方法。混凝土浇筑面是会很受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。必须在混凝土终凝之前进行早期保温、保湿养护。

2.5湿度

a、设计时要降低水灰比，使用合适且适量的高效减水剂与矿物掺合料来改善混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。b、混凝土的拌合与施工时严格控制拌和用水，控制各种原材料的添加比例。c、浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。d、混凝土浇筑成型后，及时采取保水措施，并注意按时洒水养护。e、在高温和大风天气要设置相应的遮阳和挡风设施，如发现混凝土表面水份缺失速率较快，应及时补水养护。

2.6混凝土材料原因及配合比

混凝土配合比设计时，尽适当降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计标准。通过混凝土试配，优选材料和配合比，大体积混凝土宜选用低水化热、凝结时间长的水泥，一般在同等条件下，应优先选用矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此，在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。选择合适的骨料品种，控制粗细骨料的含泥量（其含泥量应≥1%，最大粒径以不大于钢筋间最小净距的3/4）为宜。细骨料应选用中砂或粗砂，含泥量应≥2%），这样不仅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。掺入适量的缓凝型外加剂和掺和料，可显著改善混凝土的和易性，从而降低用水量和混凝土的水化热。例如在混凝土中掺入占水泥质量0.25%的木质素磺酸钙，可减少10%的拌和水，节约10%的水泥，若在混凝土中加入适量的粉煤灰，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。

参考文献

[1]谈建筑工程混凝土裂缝的成因与防治[J].科技致富向导.2011，（26）.

[2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土.2002，（5）.