混凝土结构裂缝特性及影响因素与设计\配合比和施工联合预防

摘要：采用理论与实践相结合的形式，对混凝土的裂缝进行分类总结，并就混凝土原材料、配合比设计、施工工艺、温差、养护条件等方面进行探讨，分析混凝土结构裂缝的影响因素及产生原因。

关键词：混凝土，成因，温度，裂缝。

中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：

在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的，需加以认真分析，慎重处理。它不仅影响结构的美观，也会降低结构混凝土的强度，影响结构的使用性能，整体性和耐久性。给人们的生活、生产带来不便。尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。因此对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳及采取预防措施很有必要。

1.混凝土自身结构特性及影响因素

就混凝土自身性质在建筑材料中由于它属于一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形1.2×104～2.0×104，所以多用于承压构件。混凝土是由水、水泥、砂子、石子组成的人造石材，是一种多相复合材料，在混凝土胶凝材料反应过程中由于凝胶、孔隙和界面初始微裂原因，在外力作用下混凝土产生塑性变形。而且混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源，在荷载作用下微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极其严重的影响。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是呈不均匀性，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋来承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构出现了拉应力，则须依靠混凝土自身来承担。

2.原因分析

实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，比如：温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应）等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分为如下几种。

2.1外荷载引起裂缝

1）设计计算阶段、计算模型不够合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。2）施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制构件受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工。

2.2温度裂缝

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或原有混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

2.3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。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。

2.4塑性裂缝

塑性裂缝根据成因的原理分为塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝。

3.建筑施工裂缝预防措施分析

3.1设计方面

3.1.1设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。

3.1.2在建筑物设计过程中，应当尽量避免非承重性裂缝的产生；对于容易出现裂缝的地方，应尽量使温度作用与收缩作用同时出现，这样有助于建筑物变形的协调性。如尽量降低建筑物的平体量，墙体和楼面不应当支撑在刚度相差较大的支座上，避免建筑物出现局部较大的消弱现象。

3.1.3为了能够有效的控制温度裂缝的产生，在建筑物设计时应当尽量将所有构件都处于保温层包裹中，这样就能够有效减少使用过程中温度裂缝的产生。

3.1.4重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。对于建筑物容易出现裂缝的地方，应按照构造要求配置钢筋。

3.1.5对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，在建筑物设计中尽量避免选用高强度混凝土。以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

3.2材料选择和混凝土配合比设计方面

3.2.1根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强的水泥，采用低水化热水泥。

3.2.2选用级配优良的砂、石原料，含泥量应符合规范要求。

3.2.3积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

3.2.4正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

3.2.5配合比设计应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。应严格按选定的配合比施工，配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀。

3.3施工过程中预防裂缝的产生

3.3.1在进行混凝土拌制时，在确保混凝土强度满足使用要求的基础上，尽量降低绝对用水量以及水泥的用量。在混凝土中的水泥石凝结硬化时容易出现大量的水分蒸发，降低混凝土拌合时的用水量，就可以降低混凝土的的水分蒸发量，进而降低混凝土的收缩，积极采用补偿收缩混凝土技术。

3.3.2通过有效的安排施工顺序，可以降低建筑物各构件之间的应力作用，进而避免混凝土早期裂缝的产生。如可以先进行建筑物墙板的施工，然后再进行底板的施工，这样可以避免因底板对墙板的约束而引起墙板出现裂缝。

3.3.3浇捣工作：浇捣时，振捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除混凝土内部的水分和气泡。

3.3.4混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

3.3.5注重混凝土的养护；有关研究指出，若普通混凝土是在水中进行养护则可以有效避免收缩裂缝的产生，因此，在混凝土浇注结束以后，要尽快用草帘等进行覆盖并进行浇水养护，这样就能够降低混凝土的收缩量，防止混凝土裂缝的产生，混凝土的养护时间应当不少于14d。

3.3.6混凝土浇注、养护过程中所用的模板起到支撑混凝土自重、保证混凝土形状的作用，因而在进行模板拆除时应当确保混凝土自身的强度能够承受外部荷载作用。混凝土模板的拆除时间应当依据混凝土的强度发展过程、养护条件等确定，避免拆模过早而导致荷载裂缝的产生。

参考文献

[1]钢筋混凝土结构设计规范[M].中国建筑工业出版社，2002.

[2]中国有色工程设计研究总院混凝土结构构造手册[M].中国建筑工业出版社，2003.