浅谈水泥混凝土构件裂缝的控制

摘 要：通过对混凝土构件裂缝产生的诸多原因进行分析，并且结合实践经验，提出从设计、施工及养护等环节，采取相对应的措施，最大限度地控制裂缝的产生；同时，对已产生的裂缝及时采取补救措施，从而使裂缝对混凝土结构的影响控制到最低。

关键词：水泥混凝土；裂缝；原因；防控

1 概述

混凝土内部温度取决于混凝土本身所贮备的热能。在绝热条件下，混凝土内部最高温度为浇筑温度与水泥水化热温度总和。实际施工过程中，由于混凝土内部温度与外界环境温度之间存在温差，并且混凝土四周并不能充分散热，所以新浇筑的混凝土与周围环境之间便会发生热能交换。混凝土模板、外界环境和养护条件等因素都会不断改变混凝土内部所贮备的热能，并促使混凝土内部温度逐渐发生变化，表现为“由低到高，再由高到低”的变化过程，混凝土内部最高温度实际上是入模浇筑温度、水泥水化热引起的绝热升温和混凝土浇筑后的散热温度三者的叠加。

2 裂缝的产生原因

2.1 微观裂缝的产生原因

在混凝土结构内部出现的一类裂缝是微观裂缝。混凝土是由胶凝材料和集料组成的非均匀、不连续的复合材料，在水泥的水化过程中产生形变，当相互之间产生的约束超过极限时，就出现微观裂缝。其次，水泥水化将骨料粘结，但粘结强度相对较低，混凝土干缩内部产生的拉应力大于粘结强度时，会出现界面破坏而导致微观裂缝。微观裂缝在一定的条件下会发展为宏观裂缝。

2.2 宏观裂缝

2.2.1 温度差异引起的胀缩裂缝。当混凝土内外部温差较大时，拉应力就会出现在混凝土的表面。当这种拉应力满足其强度超过混凝土的抗拉强度的条件时，混凝土的表面就会出现裂缝。通常有两种情况：混凝土硬化过程中，水泥水化反应释放出大量的化学热，由于混凝土内外部的散热效率不同，内外的较大温差就产生了；广东潮汕地区由于冬天早晚气温温差较大，因此在冬天施工过程，容易发生气候温差大的变化或者是寒潮的突然袭击等情况，混凝土表面的温度急剧下降进而产生收缩，混凝土的内部阻碍表面的收缩。

2.2.2 混凝土的收缩裂缝。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，在混凝土内部产生很大的收缩应力，导致混凝土的裂缝。

2.2.3 塑性收缩裂缝。混凝土在硬化前的无强度或者强度很低又或是刚刚终凝时的强度较小状态，因未及时覆盖、气候干燥、风吹等外界条件的影响引起混凝土表面水分过快蒸发，混凝土体积会因为急剧收缩而产生裂缝。该类裂缝多出现于新浇注的混凝土构件，尤其是在它的表面更为常见。

2.2.4 水化收缩裂缝及干缩裂缝。水泥具有干缩性，其水化反应后生成物体积较反应前减少的现象被称为水化收缩，同时水化反应会不断消耗混凝土内部毛细孔中的自由水，伴随发生混凝土内部湿度降低的情况，出现自干缩现象。

2.2.5 塑性沉降裂缝。在混凝土的拌制过程中，混凝土拌合物中的粗细骨料因为密度不同的原因而会发生沉降现象。在沉降的过程中，固体颗粒必然会受到来自下侧骨料、侧面模板以及水平钢筋的阻力。固体颗粒会因为阻力的作用而与周围的其他物质形成沉降差，这种沉降差对混凝土本身造成的压力在混凝土顶部表面集聚进而导致塑性沉降裂缝的产生。

2.2.6 化学反应产生的裂缝。混凝土的集料中含有丰富的化学物质，所以在拌制过程中会不可避免的发生各种各样的化学反应，其中最常见的两种会导致裂缝产生的化学反应：碱骨料反应和钢筋骨架锈蚀。他们具有相同的破坏机理，即体积膨胀致使混凝土表面产生拉应力，导致混凝土表面开裂。

2.2.7 混凝土材料选择及配合比设计不当导致裂缝。材料选择不当可能会导致混凝土的强度等级达不到力学设计的要求，概括起来有三种情况：集料中的含泥量过大或者集料颗粒级配不当都是导致混凝土收缩增加的原因；在混凝土拌合过程中，选择和使用不合适的、不能达到添加目的的外加剂、掺合料；使用的水泥强度等级达不到要求，导致混凝土实际强度低于设计强度。

2.2.8 外部荷载或其他作用力造成的裂缝。由于地基未夯实等问题，建筑物会受到不均匀沉降的影响，不均匀沉降导致混凝土构件受到剪切力的作用，当结构的抗剪能力不足以抵抗受到的剪切作用时就会发生剪切破坏，造成开裂。外荷载造成的裂缝：混凝土在达到设计强度之前就加荷或者按超出设计承受能力的负荷使用。

3 裂缝的防控措施

3.1 设计方面的防控措施

针对建筑工程的建设目的和使用要求，充分考虑混凝土构件在未来的使用过程中可能受到的永久荷载与可变荷载的最大值，进行满足使用要求的科学、规范设计；对混凝土构件在符合力学和空间美观设计的要求下合理的进行分缝分块设计；注意直径和强度的协调，合理选择主筋，钢筋要做适筋设计；通过对地基进行多次夯实以及合理设计，将不均匀沉降对混凝土构件和建筑物带来的不利影响降到最低。

3.2 材料选择与配合比方面的防控措施

严把材料入场关，保证材料的质量，比如集料含泥率、水泥强度等级、骨料级配等要符合使用要求。选择终凝时间长、水化热低的水泥，严格按照设计要求控制混凝土拌制过程中的的水灰比。合理选择和使用外加剂和掺和料，比如缓凝剂和高效减水剂同时使用能同时减少用水量和水泥用量，能起到提高混凝土强度的作用。使用接触面平滑、满足承力要求的模版。刚进场的钢筋应做好防潮处理，存放在干燥的仓库内并采取密封处理，钢筋加工如发现有锈迹，应除锈后方可进行绑扎及混凝土浇筑。

3.3 施工方面的防控措施

避免在恶劣的气候环境中进行混凝土施工，如大风大雨天气不适宜浇筑混凝土，如若必须在炎热气候进行混凝土施工，则应采取相应的降温手段，此外，振捣棒的使用方法要正确，做到快插慢拔，运用二次振捣和二次抹面工艺。大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。拆模要在合理的时间进行，避免发生因过早拆模导致混凝土强度达不到承受自重要求而断裂的情况。

3.4 养护方面的防控措施

养护是要将混凝土自身和周围环境的温差变化和湿度变化对混凝土的破坏降到最小。采取适当的升降温措施防止混凝土出现内外温差过大和温度表面梯度，保持混凝土周围环境干湿度的适宜，都可以有效的防止裂缝产生。常用的方法是使用塑料薄膜养护，此外，按混凝土构件的设计承载能力使用，避免超荷使用也是规避混凝土裂缝的有效措施。

4 结束语

以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中应做到多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

参考文献

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