浅论混凝土裂缝的原因分析及防治技术措施

高峰/本钢审计部

浅论混凝土裂缝的原因分析及防治技术措施

高峰/本钢审计部

混凝土裂缝是建设施工项目经常发生的质量通病，严重困扰着工程实体质量。本文分析了混凝土裂缝产生的原因，论述了混凝土裂缝的防治技术措施。

混凝土裂缝；技术措施；质量通病；浇筑

当前，全面建成小康社会，实现中华民族伟大复兴的中国梦正在实践与实现。建筑业作为国民经济的支柱产业，正在加快发展。本钢重点工业工程建设以及民用高层建筑在抓紧建设施工。然而，在工程建设过程中或工程已竣工交付使用过程中，混凝土裂缝是建筑工程中经常发生的，是普遍存在的一个质量通病，对工程实体质量危害很大。

一、混凝土裂缝质量通病产生原因分析

混凝土是以水泥、砂、石、水，必要时掺入化学外加剂，按适当比例配合，经过均匀拌制，密实成型及养护硬化而形成的人工石材。混凝土硬化过程中，由于组成材料变形不一致，互相约束产生初始应力，造成骨料与水泥晶体之间出现微裂缝。这种裂缝在荷载作用和其它因素影响下，裂缝逐渐扩展，至肉眼可见的程度。在一般建筑中，混凝土规范对有些结构按其用途不同，允许有一定宽度和深度的裂缝出现，但裂缝超过规定的范围，就对结构造成危害，影响结构的正常使用。

1.温度裂缝。温度变化大，温差大，是混凝土产生裂缝的主要原因。混凝土浇筑后，在硬化过程中产生大量水化热，而大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发，导致内部温度上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，形成温度梯度，使混凝土表面产生一定的拉应力，混凝土本身温度达到25℃~26℃时混凝土内便会产生大致在10Mpa左右的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化缓慢，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。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6~1.0）×104，长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2~2.0）×104，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，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不均匀的，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承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土上的边缘部位如果结构出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它荷载所引起的应力。

2.施工过程中技术失控，也是造成混凝土裂缝的重要原因。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，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，致使混凝土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距，造成横向裂缝。混凝土施工中的过分振捣，以及模板过于干燥等原因，都会造成裂缝。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，造成表面砂浆层比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成混凝土裂缝。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，导致混凝土板面龟裂。现场养护不当也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。混凝土产生裂缝与钢筋配筋率有关。通常混凝土配筋率越大，收缩越小，并且配筋率宜细而密，而不宜稀而粗。在应力节点的地方，应按专业力学性能来设置，否则会产生应力裂缝。混凝土裂缝与外部环境的湿度有关。混凝土在水中呈现微膨胀状态，而在干燥的环境中一般呈现收缩状态。所以混凝土所处的环境如长期处于潮湿的环境中不易产生裂缝。混凝土裂缝与所掺的外加剂之后的综合环境有关。如果混凝土中加入过量的膨胀组分之后，如果配筋率不够或设计上有误差，则也会产生裂缝。所以，设计人员应做应力方面的计算，避免裂缝的产生。混凝土裂缝与所受外力有关。如果混凝土强度没有完全上来或强度上来后施加超负荷外力时也会造成出现裂纹。

二、混凝土裂缝的防治措施

一是在设计上要主要注意那些容易开裂的部分，如筏板基础、高低跨处等，因此在构件截面允许配筋率不变且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防收缩开裂越有利。

二是为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。采用改善骨料级平配，用干硬性混凝土，掺混合料，减水剂或塑化剂措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的入模温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；施工中长期暴露的混凝土表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。改善约束条件的措施是：合理地分缝分块；避免基础过大起伏；合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的作用。

三是根据混凝土流动性大的特点，施工采用“分层定点、一个度、薄层浇筑、循序渐进、一次到顶”的斜面浇注方法，缩小混凝土暴露面积及加大浇筑速度，以利缩小浇筑时间。四是在浇筑柱、梁、板等相互连接的不同深度构件时，如果不能在高度差处设置施工缝，则宜分层浇筑。