浅谈混凝土结构裂缝的成因和预防措施

李亚儒

摘 要：在现代工程建设中，混凝土结构以其优良的性能得到了广泛的应用，但是，混凝土结构裂缝的产生对建筑结构的整体性能的发挥以及结构的安全与稳定有着重要影响。本文中对混凝土裂缝形成的原因及预防措施进行了分析，对提高我国建筑工程施工质量具有一定借鉴意义。

中图分类号：TV331文献标识码： A

前 言

混凝土是现代城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。混凝土结构的裂缝不仅影响到结构的美观，也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时，可能危及结构的安全。大量科研和实践都证明了混凝土结构出现裂缝是不可避免的，科学的要求是将其有害程度控制在允许范围(国家有关规范)内。

1混凝土结构裂缝成因

混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时，极易产生裂缝。

1.1 材料质量

材料质量是引起混凝土裂缝的较常见的原因。混凝土原材料质量不符合设计要求会导致产生混凝土裂缝，尤其是水泥型号的选择，水泥型号的应用，需要根据施工温度、湿度与施工部位的不同，科学选择不同型号水泥。在砂石集料应用上，应严格控制其级配及粒径，保证含泥量在设计要求范围内。如混凝土材料应用存在着质量问题，会导致结构裂缝产生。

1.2 结构受荷

结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。如：拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30％—40％的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。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0.2mm～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，则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。

1.3 设计构造

在混凝土结构设计时，缺乏计算或漏算，设计结构受力情况与实际受力情况存在较大差异；混凝土配筋计算失误、结构设计刚度不足等，结构构件断面突变或开洞、留槽引起应力集中；现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋、或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素容易导致混凝土开裂。

1.4 温度变形

混凝土是具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土的裂缝等。

1.5 湿度变形

混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，称为干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。

1.6 地基变形

在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。

1.7 施工工艺

(1) 混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接成因。(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太小或太大，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。

1.8 徐变

混凝土徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变，可以使构件变形增加2倍～3倍；预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

1.9 水化热

水泥水化过程中要放出一定的热量，而大体积混凝土一般断面较厚，水泥放出的热量聚集在结构物内部不易散发，超过实测，水泥水化热引起的温升，在水利工程中一般为15-25℃，而在建筑工程中一般为20-30℃，甚至更高，水泥水化热引起的绝热温升，是与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期（时间）按指数关系增长，一般在10-20天接近于最终温升，但由于结构有一个自然散热条件，实际混凝土上内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初3-5天。

由于混凝土的导热性能差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相对的温度应力也较小，随着混凝土的龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。

2混凝土结构裂缝的预防措施

通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服的。

2.1 材料方面措施

混凝土材料质量直接影响着混凝土施工质量，在原材料的选择与应用上，应充分保证其满足施工及设计要求。

2.1.1 水泥

在选择水泥时，应尽量选择水化热较低，收缩量偏低的水泥，在保证混凝土性能的基础上，降低水泥用量，对进入到施工现场的水泥性能及各项指标进行检验，禁止应用不符合设计要求的水泥。

2.1.2 粗骨料

适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。

2.1.3 细骨料

一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂；所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。

2.1.4 外掺加料

在混凝土中掺入化学添加剂，可以改善混凝土性能，如应用减水剂，可以降低用水量，减少混凝土收缩量，从而避免混凝土裂缝。

2.2 混凝土配料、搅拌、运输及浇筑措施

(1) 混凝土配合比的科学性与合理性，直接影响着混凝土整体性能，影响着混凝土施工的经济性。水化热较大引起温度裂缝是混凝土结构裂缝的重要成因，降低水化热，可以从优化混凝土配合比入手，降低水灰比，明确水泥用量与水用量，避免出现混凝土质量问题。投料计量应准确，搅拌时间应保证；禁止任意增加水泥用量。

(2) 混凝土运输过程中，车鼓保持在每分钟约6转，并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟，以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失，可以掺一定的外加剂以达到理想效果。

(3) 在混凝土浇筑作业时，应根据混凝土坍落度，合理控制振捣时间，一般混凝土振捣时间为四十秒，保证振捣均匀，避免出现过振或漏振等现象。在混凝土初凝前后时间，应采取二次振捣作业及二次抹面技术，通过二次振捣，将混凝土内部中水分及气泡等排除，尤其是针对泌水性较大的混凝土，其浇筑作业应排除泌水，进行二次振捣作业，从而避免因沉降收缩所引起的混凝土裂缝。浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。