浅析混凝土裂缝原因及预防

摘要：本文分析了混凝土产生裂缝的原因，介绍了预防裂缝的措施。

关键词：混凝土 裂缝措施

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重的将威胁到人们的生命和财产安全。因此，在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要避免裂缝的出现，确保工程质量。

在现实工程中，裂缝确实存在。究其根源不外乎材料、施工、设计等方面的因素。解决裂缝的问题也主要从这三方面入手。据有关报道，由于施工因素造成混凝土早期裂缝的可能占80%左右，因混凝土材料方面原因造成的裂缝可能占15%左右，因设计因素造成的裂缝可能占5%左右。下面主要从材料和施工两方面进行分析，从产生裂缝的原因和如何进行防治作一些探讨。

1．混凝土材料

混凝土是一种收缩性材料。虽然其收缩的绝对值不大，但由于其较高的弹性模量和很低的抗拉强度，即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土即出现开裂。因此，我们应该做的事情就是设法尽最大可能地降低混凝土的收缩值和最大程度地提高混凝土的抗拉强度。一是要尽量少用收缩量大的水泥，如矿渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的收缩比普通硅酸盐水泥大25 %左右。二是在满足施工和易性的条件下，应尽量减小混凝土的水灰比，尽量减小单位体积水泥浆量和砂浆量。众所周知，混凝土水灰比越大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。

需要特别注意的是水泥的细度问题和石子的含泥量问题。水泥的细度越细，混凝土越容易开裂。这是由于： ① 细度大的水泥水化快，产生较大的水的消耗，易引起混凝土的自干燥收缩。② 水泥细度细，则使毛细管细化，较细的毛细管失水时将产生较大的张力。③ 细颗粒容易水化充分，产生更多的易于干燥收缩的凝胶和其他水化物。粗颗粒的减少，减少了稳定体积的未水化颗料，因而影响到混凝土的长期性能。石子含泥量越高，混凝土也越容易开裂。这是由于石子表面所带的泥份妨碍了石子与砂浆之间的咬合粘结，弱化了石子的界面结构，降低了界面强度，也就降低了混凝土的强度，特别是降低了抗拉强度。因而在相同收缩应变的情况下，石子含泥量高的混凝土更容易开裂。

2.施工方面

混凝土施工过分振捣，模板、垫层过于干燥。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落，挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之时洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。混凝土浇捣后，过分抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。

在施工过程中，由于施工工艺不当，致使支座处负筋下陷，保护层过大，固定支座变成塑性铰支座，使板上部沿梁支座处产生裂缝；施工中，在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，造成混凝土楼板的弹性变形，致使砼早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂；大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负穹矩，造成横向裂缝。

现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。混凝土浇筑面不及时覆盖、浇水养护，表面水分迅速蒸发，很容易产生收缩裂缝。特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下，干缩更容易发生。目前，许多施工工地在浇筑混凝土时，都不能做到及时覆盖保温养护。一般总要等到最后一遍抹光结束后才覆盖，还有好多工地根本不盖。特别是夏天，气温很高，混凝土的水分蒸发很快，施工人手不够多，浇筑好的混凝土在烈日下曝晒。结果混凝土是前浇后裂。而施工方只是派人隔几小时才浇水。因此，裂缝不可避免地就会产生。

根据混凝土裂缝的成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以预防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手:

1．优选原材料

1.1水泥

由于混凝土温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。试验表明：水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高。所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。

1.2掺加粉煤灰

为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。但由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。

1.3 骨料

（1）粗骨料：尽量扩大粗骨料的粒径。因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。

（2）细骨料：宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，一方面，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。

2．施工方案

根据实际情况制定良好的施工方案是预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案应确定一定的浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及浇捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝也应加以注意，一般来说，应尽量留在变截面处。或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取降温措施来控制混凝土入模温度。

3. 施工质量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率比较大。所以在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能性就很小。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：首先混凝土要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止裂缝的需要出发。适当地选择好水灰比，在满足强度要求的原则下，尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋的污物和氧化铁皮要清除，以免影响结力。第三是浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，往往不被人们重视。过分地振捣对混凝土均匀性有害，振捣不足也不能保证混凝土应有的密实度，要恰到好处。第四是做好混凝土的养护工作，必须科学安排施工进度计划，保证混凝土有足够的养护时间，减少裂缝的产生。

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。