混凝土工程裂缝的形成、预防与处理

师 彬

（甘肃省陇南公路管理局，甘肃 陇南746000）

在混凝土工程施工中，由于受施工条件和混凝土自身变形等众因素的影响，硬化后的混凝土中存在许多微小孔隙和裂缝，微裂缝的存在，对混凝土建筑和构件的承载力与抗渗功能不会产生有害的影响，但混凝土在荷载以及温差的作用下，微裂缝会继续发展，以至最后发展成施工中常说的、我们肉眼可见的大裂缝。

在工程中，混凝土结构基本上都是带缝工作，而且经过大量的建筑工程实践，混凝土的裂缝问题几乎不可避免，如果能将其控制在规定的范围内，裂缝的存在也是能够被工程上所接受，混凝土规范中就有根据结构所处的不同条件，允许存在一定宽度裂缝的明确规定。虽说如此，但因裂缝的存在和发展会使混凝土内部的钢筋受到锈蚀，降低结构的承载力，影响其抗渗性能，缩短结构使用寿命，严重者甚至影响结构安全，造成重大事故损失，所以在施工中应根据工程所在地的气候环境和施工条件，采取有效的事前预防措施，尽量避免或减少混凝土裂缝（特别是有害裂缝）的出现，保证混凝土的工程质量。

导致混凝土开裂的原因有很多，有荷载作用引起的，有养护环境和条件造成的，还有化学反应和混凝土自身的变形（如混凝土的收缩、不均匀沉降、温度的变化）等等因素。在气候干燥少雨，大风天气多的地区，工程环境处在戈壁荒滩和泥岩分布地区，施工用水和砂、卵石的碱含量都比较高，地表植被稀疏，夏天炎热，冬季严寒，昼夜温差大。要根据不同的施工环境和条件，区别对待，采取不同预防措施。

现根据工程实践，对混凝土裂缝的形成与预防略作总结。

1 收缩裂缝的形成及预防

混凝土的收缩变形可分为塑性收缩和干收缩，塑性收缩是因为在混凝土终凝前强度很低甚至没有强度时，受到大风天气或高温的影响，表面水分迅速蒸发，混凝土内的毛细管内产生一定的负压而使混凝土体积收缩产生表面拉应力将表面拉裂，形成龟裂，其特点是中间宽两头细，缝与缝之间互不连贯。混凝土塑性收缩裂缝的主要影响因素有水灰比、风力的大小、混凝土终凝时间和环境湿度与温度等。干缩裂缝主要是因为混凝土内外水分损失的程度不同，变形也不同而产生的，混凝土表面相对内部而言，水分损失快，变形也大，但表面的干缩变形受内部的制约而产生拉应力，最终出现裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土养护期结束后的一段时间内，其特点是裂缝呈平行线状或网状，宽度一般不超过0.2mm。干缩裂缝产生的主要因素有水泥用量、水灰比和骨料的性质等。

根据高温、严寒和大风天气多的特殊施工条件，混凝土的收缩裂缝可以从以下几个方面进行预防：

采用中低热水泥或粉煤灰水泥等收缩量较小的水泥；

严格控制混凝土拌和的水灰比，条件许可时可加入减水剂来增加混凝土的和易性，减少水泥用量；

浇筑混凝土之前将模板和基层洒水湿润，避免其吸收水泥浆中的水分；

混凝土拆模后及时养护，可用吸水性强的草袋子或塑料薄膜覆盖，桥梁墩台可用塑料薄膜包裹，利用混凝土散发水化热形成蒸汽水分进行养护；

加强早期养护，在特殊条件下根据具体情况可适当延长养护期；

遇有大风和高温天气，必要时可设置挡风和遮阳措施，再配合洒水、覆盖养护，严寒气候施工可搭设暖棚，再暖棚四角和中部烧上火炉，提高混凝土的养护温度，直至养护期结束或混凝土达到规定的强度。

2 温度裂缝的形成与预防

在混凝土浇筑后的硬化过程中，水泥因水化产生大量的水化热，如果混凝土体积较大或所处的地区昼夜温差大，这些水化热便聚集在混凝土内部不易散发，导致混凝土内部温度升高，而混凝土表面因直接与空气接触，散热很快，混凝土内外容易形成较大温差，这个温差导致混凝土内部与外部胀缩程度的差异，这个差异是混凝土表面拉应力形成的主要原因，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗此拉应力时，表面就会产生裂缝。这种由于温差而产生的裂缝一般出现在混凝土施工的中后期。另外，本地区昼夜温差大，而且容易受到寒潮的突然影响，使混凝土表面的温度急剧下降，表面快速收缩，但这种收缩变形受到内部混凝土的制约，在混凝土表面产生较大拉应力而将混凝土表层破坏形成裂缝。温度裂缝的特点是走向乱七八糟，纵横交错，一般没什么规律，裂缝的宽度受温度变化的影响较明显，在夏季，温度裂缝一般是两端细而中间稍宽，而冬天的冷缩裂缝的宽窄变化不明显。

根据夏季高温炎热、冬季寒冷和昼夜温差大的地区，可采取以下措施预防或减少温度裂缝的产生：

2.1 选用低水化热水泥，掺用适量的粉煤灰或直接使用粉煤灰水泥和矿渣水泥，也可掺用缓凝型的外加剂，减少水泥用量。一般应控制在450kg/m3以下；

2.2 在夏季施工时，混凝土搅拌前对骨料进行洒水降温处理，或改善搅拌工艺，在拌和时加入冰屑以降低混凝土的入模温度；

2.3 尽量降低水灰比，瓜州最冷月平均气温低于零下15℃，水灰比一般控制在0.55以下；

2.4 在夏季高温施工混凝土时，可设置遮阳板，控制或减缓混凝土温度的升高；

2.5 在大体积混凝土内部设置循环冷却水管，通过流通冷水以降低混凝土的内外温差；

2.6 大体积混凝土的施工要合理安排施工工序，分段、分层施工，使水化热能及时散发，减少混凝土对自身变形的制约。

3 骨料含碱产生的裂缝及预防

特殊地质环境，水、河砂和卵石等材料的碱含量都比较高的地区，甚至超出规范要求（一般混凝土工程在含碱环境中的最大总碱含量为3.0 kg/m3），混凝土采用这些含碱的材料拌和后，会产生一些碱性离子，这些碱性离子会与活性骨料发生化学反应，如果这时吸收了周围环境中的水分，混凝土体积增大直至膨胀开裂。这种开裂对混凝土的破坏比较严重，通常出现在混凝土构件的正常使用阶段。

4 不均匀沉陷产生的裂缝及其预防

有桥涵位于不同岩性施工环境中，因此混凝土出现不均匀沉降而产生裂缝的情形有以下几类：一是桥涵基坑采用爆破开挖局部出现超挖而进行回填，浇筑混凝土后因地基软硬不一，混凝土不均匀沉陷开裂；二是模板部分支架刚度不够或支架的支撑地基不稳而造成混凝土施工中的不均匀沉降；三是基础混凝土施工完后，基坑（特别是膨胀土基坑）未及时回填遭水浸泡使混凝土产生不均匀沉降开裂；四是在冻土上支模浇筑混凝土，冻土化冻后产生沉降引起混凝土开裂。

5 裂缝处理对策

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、减速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证结构物的混凝土裂缝的修补措施，主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌缝封堵法，结构加固法。混凝土置换法，电化学防护法及仿生自愈合法。

6 结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采取合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证混凝土结构安全、稳定的工作。