谈混凝土结构中裂缝的产生原因及控制措施

梁大伟

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

1 概述

随着我国经济的飞速发展，尤其是在目前国家基础设施投入加大的背景下，混凝土结构有了很大的进步和发展。由于混凝土结构具有强度高、耐久性好、施工方便、造价低廉、适用性强等优点，成为了目前世界上建筑物的主要建筑材料，特别是在许多大体积、大跨度、超高层结构中也得到相当广泛的应用，产生了良好的社会效益和经济效益。

但是混凝土结构也具有一定的缺点，例如自重较大、容易产生裂缝、养护时间长、冬季施工成本高等，尤其是混凝土结构容易产生裂缝，在工程上比较常见。混凝土构件长期的带裂缝工作，对结构构件很不利，产生较大的安全隐患。

因此，对混凝土结构产生裂缝的原因进行分析，从中找出解决的办法，对混凝土结构的应用和发展，具有很大的意义。

2 混凝土裂缝产生的主要原因

裂缝在混凝土结构外观上看，主要表观特征为放射状裂缝、规则等距裂缝、不规则裂缝、网状裂缝、斜裂缝、龟背状裂缝，各种不同原因都可能导致裂缝的出现，主要表现在以下几个方面。

2.1 设计方面的原因导致的裂缝

设计方面的原因导致的裂缝主要是由于设计不合理造成的。

1)结构构件平面布局不合理。由于结构构件平面布局不合理而导致了结构截面突变，或者是结构构件局部应力集中，导致混凝土构件产生裂缝;

2)结构构件截面尺寸或厚度布置不合理，尤其是对于多跨结构的边跨构件布置不合理，而导致局部混凝土构件受力较大产生的混凝土结构裂缝;

3)设计构件配筋量太小或者太大，或者是施加预应力不当而导致的裂缝;

4)结构构件设计时，未充分考虑温度、变形等原因而产生的裂缝。

2.2 建筑材料方面的原因导致的裂缝

这里所说的建筑材料主要是指构成混凝土的各种材料，如石子、砂子、水泥等材料。不同强度、不同应用范围和不同使用条件下的混凝土，对组成原料的性能、配合比都有一定的适用性要求，超过了一定的范围，就有可能产生裂缝。

1)粗集料和细集料方面。

组成混凝土的粗集料和细集料，其含泥量的多少可能会决定混凝土构件是否开裂，如果搅拌前的粗集料和细集料未经过处理，含泥量较高，就有可能导致混凝土养护时收缩增大，产生裂缝;粗集料和细集料的级配不好，或者出现了间断级配，也容易造成混凝土构件的收缩增大，产生裂缝。

2)水泥的品种和性能。

水泥品种的选择也对混凝土结构的裂缝有较大影响，例如矿渣硅酸盐水泥与普通水泥相比，其配制的混凝土养护时收缩较大，容易产生裂缝;而粉煤灰水泥和矾土水泥，相比普通水泥，其配制的混凝土收缩更小，更不易产生裂缝。

3)混凝土外加剂方面。

一般混凝土为了改善其性能，都要加入一定的外加剂，但如果外加剂配比不当或者使用环境不当，很有可能起到相反的作用而产生裂缝。

2.3 施工方面的原因产生的裂缝

1)施工配合比不当而造成的裂缝。

主要表现在施工过程水泥等级、含砂率、水泥用量、水灰比控制不当，而造成水泥浆体体积较大、混凝土坍落度较大、和易性差而产生的凝缩和干缩裂缝。

2)现场施工和养护未达到要求而产生的裂缝。

混凝土浇筑时，振捣不密实，振捣棒抽插过快，影响混凝土的密实性和均匀性，从而导致了容易产生裂缝;对大体积浇筑的混凝土构件，由于现场的降温或保温工作做得不到位，致使大体积混凝土内部温度过高，外部温度较低，在内外温差的作用下而产生的温度裂缝;一般混凝土构件现场养护条件不到位，不能按规定的要求去做，导致混凝土在漫长的养护过程中提前缺水，无法达到保湿效果，产生大面积的收缩裂缝。

3)施工人员的不负责而导致的裂缝。

对于大体积混凝土结构或大面积混凝土结构，一般都设置有温度后浇带，但是施工现场往往为了施工方便，避免二次施工，取消温度后浇带，一次整体浇筑，很容易在后期产生裂缝;对于带裙楼的高层结构，一般裙楼作为商业，层数不是很高，而主楼作为住宅或办公，层数较高，二者相差较大，该种情况一般设置沉降后浇带来缓解沉降差异造成的裂缝，但是个别施工单位为了施工方便，避免后浇带二次浇筑和悬臂支撑，往往实际施工中取消该后浇带，导致了在裙楼封顶后的很长一段时间内，主楼沉降一直在发生，在裙楼与主楼交接处产生大面积的沉降裂缝。

施工过程中的违规作业，也有可能导致混凝土裂缝的产生，例如在夏季施工时，由于高温运输加之交通拥堵，运输至工地的混凝土往往坍落度损失较大，混凝土的流动性和和易性较差，工人为了施工方便而直接加水，造成配合比不同于原配合比而产生裂缝。

2.4 其他原因导致的混凝土裂缝

1)混凝土在养护过程中，如果环境条件特别是温度发生变化，很容易产生裂缝。混凝土养护过程中内部温度较高，如果外部环境由于天气突然降温而导致了内外温差较大，对混凝土抗裂较为不利。

2)建筑在使用过程中由于使用不当而造成的裂缝。例如，在建筑使用多年后，未经设计单位的复核计算，擅自改变建筑或房间的使用功能而导致了外部荷载较大，局部产生裂缝;建筑的局部地基沉降较大，而其他地方沉降较为稳定，在两者相交处可能产生沉降裂缝。

3 混凝土裂缝的主要控制措施

为了防患于未然，在混凝土构件施工前要做好裂缝的控制工作，尽量减少裂缝的产生。一般控制混凝土构件裂缝的主要措施包括以下几部分。

3.1 合理的设计方案

在建筑方案布局时，结构工程师积极地参与方案设计，避免不利的结构布局和过于集中的主次构件关系，方案布局时和模型建立时，选择合理的构件截面尺寸和构件主次关系，做到层次清晰、受力明确。

同时结合工程具体情况，合理的设置温度后浇带、沉降后浇带等结构措施，尤其是对于超常规的大体积、大面积构件，选择合理的结构构件对控制混凝土裂缝的产生有很积极的影响。

此外，结构工程师在进行设计时，充分考虑温度的影响，对建筑不同部位的混凝土构件，结构上积极地采取不同的措施，设置温度钢筋，减小裂缝发生的概率;地基基础设计时，认真考虑建筑地质情况，选定合理的地基处理方案，避免由于地基基础沉降问题而导致的混凝土结构开裂。

3.2 提高施工人员素质

施工过程中，建立严格的施工管理制度，责任到人。施工过程中不得随意更改设计，严格按图施工，如果要产生变更，必须通过设计单位书面同意才能更改;施工过程中各班责任到人，不符合操作规程的施工工序，一律不得施工，出现问题及时通报，积极采取补救措施;施工中由于外界原因造成的材料浪费，不得应用于工程项目，绝对不能为了节省材料，而将不符合要求的材料用于工程中。

3.3 严格的施工质量控制措施

混凝土结构的裂缝，目前大多是由于施工过程不当或养护不及时造成的，故控制施工质量对于控制混凝土裂缝的产生尤为重要。

施工质量控制主要包括，材料的控制、配合比的控制、施工养护的控制。

施工材料的进场控制，要根据结构构件的特点和结构设计的要求，选择恰当合适的原材料。尤其是水泥、石子、砂子等材料。水泥要根据结构构件的特点和设计要求，选择合适的强度等级、合适的水泥品种，避免使用早强剂。石子和砂子等集料的选择，应选取级配条件好，含泥量低，优良的原材料进场。对需要添加外加剂的混凝土，要求商混厂家提供合理的外加剂掺入量，切勿盲目添加。

混凝土结构是由粗集料、细集料、胶结体、水等物质混合搅拌而成，各物质在其中占有一定比例，如果配合比不当，即可能造成混凝土构件收缩性过大，而导致了裂缝的产生。施工配合比确定时，混凝土设计人员应该是深入现场实地考察，根据材料的具体性能、工程构件截面、施工单位水平高低、现场施工操作条件等，选择设计合理的坍落度，确定合适的配合比，必要时做好前期的实验室配比工作和现场的前期实验工作，避免不合理的配合比而产生裂缝，造成安全隐患。

提高施工养护水平对混凝土构件裂缝的控制是非常有效的。在混凝土结构构件的养护过程中，为了控制裂缝的产生，早期养护控制尤为重要，养护过程中应尽可能减少混凝土构件早期的裂缝产生，严格按照有关养护条件安排专人进行养护。在构件振捣过程中，做到快插、慢拔，掌握不同构件、不同部位合理的振捣方法和振捣时间，提倡二次振捣。混凝土结构构件养护过程中，积极做好保温和降温工作，采取必要的措施降低水化热，采取表面覆膜养护，定时浇水降温。

此外，对于大面积、大体积混凝土构件，设计、施工时，采取积极有效的措施，降低裂缝产生的概率。施工时，避免在天气条件恶劣，大雨、大风、低温、高温环境下浇筑混凝土。

4 混凝土裂缝的处理措施

不同的裂缝对结构构件的正常使用产生不利影响的结果不同，有的可能破坏结构的整体性，降低结构构件的承载能力;有的可能产生渗漏，影响结构的耐久性;有的裂缝可能导致混凝土构件内部的钢筋产生锈蚀，影响其强度的发挥。不论混凝土结构产生哪种裂缝，混凝土结构一旦出现裂缝，就应该积极地分析裂缝产生的原因和可能导致的不良影响，采取相应的补救措施。

4.1 正确分析原因

混凝土构件一旦产生裂缝，应该分析裂缝产生的原因，对症下药，避免盲目的处理。裂缝分析时，首先查阅当时的设计图纸，查看结构构件设计是否合理，结构布局是否合理，设计时是否采取抗裂措施;认真分析施工浇筑记录，所用材料化验单，确定所用材料、配合比是否满足工程需要;查看当时施工记录和天气情况，确定有无不良的施工环境条件;查看裂缝产生的部位，查看上部是否有结构荷载超载情况，是否由于使用不当而导致;此外还应该仔细分析裂缝的继续发展是否会影响结构构件的安全，以及影响严重与否。

4.2 表面修补法

对于不影响混凝土结构构件承载能力的裂缝，一般只进行表面修补处理。该种裂缝必须建立在前期认真分析的基础上，在确定了裂缝对混凝土结构构件不产生承载力影响时，可采用表面处理密封法。当裂缝较窄时，可以在裂缝处的表面涂抹细实砂浆或者化学材料，使材料充分渗入裂缝内部，填补裂缝。当裂缝较宽时，可以将裂缝表面处开凿成槽，将裂缝处人为扩大后再进行处理。

4.3 加固处理法

当结构构件产生的裂纹位于主要受力构件的关键部位，且对结构构件造成安全影响，裂缝的继续发展会降低结构构件的承载能力，此时必须采用加固处理的方法。目前常用的加固方法有粘贴碳纤维加固、粘贴钢板加固、喷浆加固、增大面积加固等方法。

4.4 内部密封处理

当混凝土结构构件产生的裂缝对混凝土防渗产生影响，一般在结构内部采用密实的砂浆或化学原料进行灌缝、抹面处理，使密封材料渗入裂缝内部，并在裂缝表面形成一层新的保护膜，达到防渗的目的。

5 结语

混凝土裂缝的产生是相当普遍和难以避免的问题，为了控制混凝土结构构件产生裂缝，在施工之前，要根据实际情况，确定合理的构件面积和施工方法，在施工前控制裂缝的产生;在施工过程中，控制好施工质量和混凝土材料的配合比，提高施工人员的素质和施工技术水平，避免裂缝的产生;施工完成后，采取积极有效的措施养护混凝土构件，减少由于养护问题而产生的裂缝。

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