混凝土裂缝产生的原因及预防措施

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(珠海智海建材发展有限公司，广东 珠海 519050)

引言

裂缝是建筑工程的一项质量缺陷，已成为困扰混凝土生产企业的一个老大难问题，也是混凝土技术人员重点研究的课题。笔者所供职的珠海智海公司是珠海市规模最大的混凝土公司，年产量达130余万m3，根据笔者多年来从事预拌混凝土质量管理的工作经验，对于预拌混凝土，如果不考虑施工及后期养护的影响，只要措施得当、管理到位，裂缝可大为减少或控制在安全范围之内。本文对常见的混凝土裂缝的产生原因及预防措施进行简要介绍，供参考。

1 常见裂缝的类型及其特点

1.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝又称为龟裂，常出现在混凝土结构表面，形状不规则且长短不一，类似于干燥后的泥浆面。塑性收缩裂缝比较普遍，大多出现在混凝土浇筑初期，一般在浇筑后4 h左右出现。当混凝土温度与外界气温相差悬殊或气候很干燥时，便会出现这种裂缝。

塑性收缩裂缝的产生大多是由于混凝土浇筑后表面未及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，体积急剧收缩，但由于混凝土的早期强度低，不能抵抗这种变形应力而造成开裂。

1.2 干燥收缩裂缝

干缩裂缝是指混凝土由于干缩变形引起的开裂，常发生在混凝土表面，缝宽比较细小，且走向纵横交错，没有规律性。这类裂缝一般发生在混凝土露天养护一段时间或是混凝土浇筑完毕1周左右，在表层或侧面出现。混凝土干缩裂缝大多由温度收缩引起的，混凝土浇筑后如果养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部温湿度变化很小，收缩也小，因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束产生拉应力，引起混凝土表面裂缝。

1.3 温度裂缝

温度裂缝是指混凝土受到较大的温度应力，当温度应力超过混凝土的承载能力时引起的开裂。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，裂缝走向无一定的规律，多发生在施工的中后期，缝宽受温度变化的影响比较明显。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。当水泥用量在350～550 kg/m3时，每m3混凝土将释放出17 500～27 500 kJ的热量，可使混凝土内部温度升至70 ℃左右，甚至更高。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚集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，这样就使得混凝土内外的温差较大，导致内部与外部热胀冷缩的程度不同，使得混凝土表面产生一定的拉应力。实践证明，当混凝土内外温差达到25～26 ℃时，混凝土内部便会产生10 MPa左右的拉应力。若拉应力超过混凝土的抗拉强度极限，混凝土表面就会产生裂缝。

在混凝土施工中，若温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，从而产生收缩，表面收缩的混凝土受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而导致裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。混凝土表面出现的温度裂缝多源于较大温差，在混凝土硬化期间，水泥释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度上升，混凝土表面与内部的温差较大，如果施工中拆模过早或受到寒潮袭击，都会导致混凝土表面温度的急剧变化而产生收缩。

1.4 化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝，是钢筋混凝土结构中最为常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和过程中由于水泥水化会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料发生化学反应并吸收周围环境中的水而导致体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间。

2 裂缝产生的原因

2.1 原材料的影响

2.1.1 水泥的影响

水泥是混凝土强度的主要来源，同时也是产生温度裂缝的主因。水泥在水化时会产生大量的水化热，致使混凝土内部温度上升，当与外部的温差达到一定程度时，混凝土结构就会产生裂缝。

2.1.2 骨料的影响

粗骨料的石粉含量、细骨料的含泥量以及级配等，都是产生裂缝的主要原因，这基本已成为一种共识，但许多技术人员往往忽视其中的针片状骨料含量对裂缝产生的影响。根据JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的规定，对于强度等级C30～C55的混凝土，粗骨料的针片状含量≯15%。显然这主要是基于保证混凝土强度的考虑，针片状骨料过多时，混凝土的和易性、均质性差，使得浆体与骨料各自堆积，浆体集中的地方收缩较大，容易在这些地方产生裂缝。

2.2 配合比的影响

2.2.1 水胶比的影响

混凝土裂缝的产生取决于两个因素：一是变形的不一致性，二是抵抗能力。变形的不一致性导致产生内应力，这是裂缝产生的动力，如果内应力大于抵抗力，混凝土将产生裂缝；反之，混凝土则不会产生裂缝。基于这个机理，水胶比越小，混凝土的收缩性越小，相应地降低了变形的不一致性，也就减小了内应力，从根本上抑制了裂缝的产生。

2.2.2 矿物外加剂掺量的影响

新拌混凝土浇筑后，水化反应需要水分，而周围环境则会使水分蒸发，因此便会发生水化反应与环境对水的“争夺”。对于矿物外加剂掺量大的混凝土，由于水化反应及凝结硬化慢，混凝土的抵抗力不足以抵消内应力，因而会产生裂缝；而矿物外加剂掺量小的混凝土，因其早期强度较高，可以有效地阻止裂缝的产生。

2.2.3 砂率的影响

骨料粒径越粗，收缩越小；骨料粒径越细，砂率越大，收缩越大。所以，砂率也是控制塑性收缩裂缝的一个重要因素。砂率越大，产生裂缝的几率也就越大；反之，则不失为阻止混凝土产生裂缝的一个有效措施。

3 预防混凝土裂缝的措施

(1)选用适宜的水泥，构建水化热适宜的胶凝材料体系。

(2)严格控制原材料质量，尤其是砂石的含泥量。

(3)优化配合比，找出既能保证混凝土质量，同时又经济可行的平衡点。

(4)做好质量统计评估，实时调整施工配合比。

4 结语

虽然混凝土产生裂缝是不可避免的，而且产生裂缝的原因也很多，裂缝的形成、扩展和延伸受混凝土材料的非均匀性制约，有一定的随机性，但裂缝的有害程度是可以控制的。作为混凝土行业的技术人员，应采取有效的预防措施，减少和阻止混凝土裂缝的产生与发展，尤其是要防止宏观裂缝和有害裂缝的产生，为建筑工程质量提供可靠的保障。