砼裂缝成因分析及其防治方法初探

摘要：在砼施工中时常会发现结构物表面砼出现裂缝，这给结构的安全性带来隐患，文章分析了砼施工中经常出现的几种砼裂缝的形成原因，并提出了相应的防治方法，为保证结构安全及施工过程中避免砼产生裂缝采取必要措施提供参考。

关键词：砼裂缝；裂缝成因；裂缝防治；砼施工

中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）08-0161-02

本文将就几种常见的裂缝形成原因、裂缝形态、裂缝对结构的使用安全隐患及防治出现此种裂缝采用的施工措施进行重点阐述。

一、砼裂缝的形态及成因

在砼施工中，发现了裂缝，首先必须准确分析产生裂缝的原因，确定此裂缝对构造物产生的危害，才能及时采取有效的措施，避免或根除裂缝对构造物带来的安全隐患，在此列举几种常见裂缝的形态，并分析其形成的原因，为防治其产生提供参考。

（一）砼及原材料性能引起的裂缝

碱骨料反应引起裂缝，形态为砼表面呈点状不规则分布或连续成片，或由外向内分层剥落，并渗出白色粉沫状物质。形成原因为水泥中的碱与砼骨料中的活性二氧化硅或某些硅酸盐矿物发生化学反应，生成新的硅酸盐凝胶，吸水膨胀，或凝胶诱发渗透压力，而产生的一种破坏作用。

骨料中含有石灰岩物质时，碱与白云石质石灰石产生反应，使白云石晶体中黏土包裹物暴露，吸水膨胀或由于通过黏土膜产生的参透压导致砼膨胀开裂。

氯离子超标引起裂缝，形态为沿钢筋或钢绞线分布位置开裂，并透过保护层。形成原因为活性氯离子遇水形成弱酸环境，加速钢筋或钢绞线的锈蚀，形成锈碴导致砼膨胀开裂。

砼收缩引起皲裂，形态为不规则分布，长度较短，或连续成网片状。形成原因为砼浇注后，因表面水分蒸发较快，散热也较快将最先凝固收缩，并形成硬壳，而其内部未能与表面达到同步，将继续凝固收缩，带动表面硬壳开裂。

普通水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥在标养条件下差别不大，但在干燥环境下则较为明显，普通水泥收缩较小，因此配制收缩值小的混凝土，优先选用普通硅酸盐水泥。

（二）砼与钢筋力学性能差异引起的裂缝

在普通钢筋砼中，裂缝形态为在结构跨中位置、偏心构件及其它结构受弯位置沿受弯截面分布，其成因为砼的抗压强度较大，而抗拉及抗剪强度较低，根据《铁路桥涵设计规范》，具体见表1：

由此两表可以看出，在普通钢筋砼中，在受弯部位，为充分发挥钢筋的抗拉性能，砼必然被拉裂。若想避免此类开裂，必须在结构中设计为预应力结构。

（三）外在环境影响引起的裂缝

当钢筋砼处在被酸性气体或酸性液体污染的环境中，或是沿海地区被潮湿空气或海水侵蚀的地区，酸性物质渗入保护层引起钢筋或钢绞线锈蚀膨胀，形态为沿钢筋或钢绞线分布位置保护层开裂。

在高寒地区受季节性冻融影响，砼内毛细水结冰后体积膨胀，经过多次冻融循环后砼表面不规则开裂，甚至成片剥落。

地下或地表水侵蚀基底引起结构物不均匀沉降，当超过结构物抗剪能力时，会被拉裂，产生裂缝，形态为由上至下，裂缝宽度逐惭变宽，为两侧不沉降，中间下沉，裂缝宽度逐惭变窄，为两侧下沉，中间不沉降。

意外碰撞，如车辆、船舶的撞击，或其它意外冲击，使结构物产生裂缝，形态为从撞击点向四周延伸，表观较为明显。

（四）施工工艺引起的裂缝

大体积砼施工中，若采取散热措施不当致使水化热引起砼内外温差过大，砼凝固后，内部砼过热膨胀，导致砼产生裂缝，形态为大体积砼完全凝固后，薄弱受力点表面产生裂缝。

局部因焊接或其它方式使砼持续加热，而冷却砼收缩时砼结构已联为整体，产生裂缝，形态为加热前砼表面无裂缝，而加热完全冷却后出现裂缝。

（五）砼强度不够引起的裂缝

在墩柱、盖梁、支座垫石、锚下砼等重要承压结构中，若砼强度不足以承载其压力，将会沿承压轴线产生裂缝。背填土压力过大、梁端、跨中、偏心构件等重要抗剪、抗弯结构，若砼强度或配筋不足以抵抗其剪应力或弯矩，将会沿最大抗剪轴线或弯矩截面产生裂缝。

二、砼裂缝的防治方法

（一）砼原材料的控制

严格按试验规范要求选择水、砂、石、水泥、外加剂、钢筋、钢绞线等原材料，对水质检测要达到砼用水标准，对粗细集料的含泥量、泥块含量、有害物质含量（如有机物、硫化物、硫酸盐、云母、氯化物、石灰岩等）、耐久性（如软弱颗粒、风化骨料、抗冻性等）等严格控制，并在试配前做好碱骨料反应试验，对水泥细度、安定性、凝结时间、强度、用水量等，及外加剂的各项性能指标严格按规范要求检测，对钢筋、钢绞线按规范抽检，并妥善存放，防止其严重诱蚀。若因原材料因素产生裂缝，将对结构物的安全性及耐久性带来致命隐患，并且无法根除。

（二）根据实际调整配合比

根据结构物所处环境、所在部分、承载能力及自身特点，合理调整配合比。配合比设计考虑一方面通过降低水泥用量，并掺加一定数量的外加剂来降低水化热、提高强度及抗渗性、抗冻性、耐久性等性能；另一方面可以减少胶凝材料总量，减少塑性收缩。掺入缓凝型的外加剂，推迟放热峰值出现时间，降低温度的峰值。掺入一定比例的聚丙烯纤维，减小混凝土收缩。掺入膨胀剂，适度膨胀，以抵消混凝土的收缩，防止开裂。制备过程中应充分应用低水胶比，掺加具有复合功能的外加剂，采用优质掺合料等措施，改善混凝土的施工性能和耐久性能。

（三）砼搅拌、运输、入模的控制

砼配合比经试验确定后，严格按配合比施工，特别加强对水泥和外加剂的的计量，并根据不同类型的外加剂适当延长搅拌时间，控制从搅拌至入模的时间，在运输过程中采取措施防止其水份蒸发、离析等不利因素产生，并通过调节水温等措施严格控制砼出机温度及入模温度，同时控制入模时模板的温度，保持砼内外温差小于20℃，避免因砼自身性能的降低，如强度、抗渗、抗冻、耐久性能降低、砼收缩值过大等，或温度变化过大引起的裂缝。

（四）合理安排施工工艺

加强对砼振捣，保证砼的密实性，提高其强度及抗渗性。对已浇注混凝土表面加强养护工作，不同体积的砼水化热完全释放时间不同，一般在7天内，因此在此期间必须加强洒水养护并覆盖。大体积混凝土必须预先合理分箱分室，间隔浇注，或预埋散热管，控制砼出机温度、入模温度，浇筑后水化热高峰期砼内表最大温差小于20℃，混凝土表面与大气最大温差小于20℃。对需后加集中应力的砼，必须保证砼的强度达到规定值后，方可施工。

对施工整体连结，需大量焊接钢筋等结构，或其它加热方式致使结构产生较大的热胀冷缩时，应采用间跳施工的方法避免对结构物持续加热。

（五）合理改善外在环境

对受地表水、地下水或工业污水侵蚀的结构物，应在基底或坑基四周采取防水层、密封层、截水沟等措施减少地表水、地下水或工业污水的侵害。对交通流量较大，而又直接暴露于交通要道的结构物，需采取防撞、限高、限距等的措施，避免意外伤害。

（六）对已有裂缝的处理

对于已出现的非结构性裂缝，虽对结构物的安全不会带来直接影响，但将降低其耐久性及使用年限，可用环氧树脂等凝胶做封闭处理，必要时可采取刷憎水涂料、贴防水层等措施提高其抗渗功能，减少酸性物质及毛细水等对钢筋、钢绞线的侵蚀。对于已出现的结构受力性裂缝，需具体分析裂缝对结构的安全性产生的影响。若不危害结构的正常使用，可根据实际情况采取必要的补强措施，增加结构物的稳定性。例如，因地基沉降引起裂缝，可采取加粉喷桩、注浆等措施加固地基，因集中应力引起压裂破坏，可采用加垫大面积钢板分散应力，因受拉、受弯、抗剪引起裂缝，可采用锚定挂钢筋网、喷锚等措施加强。若直接影响到结构的安全，并且无法弥补，必须果断采取措施，将其废除或重建。

三、结语

由此我们可以看出，砼结构产生的裂缝，有些是完全可以通过严格控制砼施工中各道工序来避免，有些可以通过改善外界环境来避免。若出现裂缝后，根据其形态，具体分析产生的原因，及其对结构物造成的隐患，及时采取相应的措施避免其对结构物的安全性和使用功能造成进一步的危害。

作者简介：甘承忠（1976－），男，河南信阳人，中铁十八局集团三公司工程师。