混凝土裂缝原因分析及防治措施探析

张劝

【摘要】文中阐述了混凝土裂缝产生的原因、主要影响因素，对于裂缝的控制措施、裂缝的修补方法等进行了探讨，为保证构筑物施工安全及正常使用打下良好的基础。

【关键词】混凝土；裂缝；原因分析；影响因素；控制措施；修补方法

1.概述

近年来，随着我国经济的高速发展，无论城市基础设施建设，还是工业与民用建筑的建设，使用商品混凝土越来越多，在施工中因各种原因形成的混凝土裂缝问题日益突出，并成为具有相当普遍性的问题，给工程质量带来了严重的安全隐患。因此，对混凝土裂缝的成因进行分析，并提出相应的防治措施及修补方法，具有重要的实际工程意义。

2.混凝土裂缝的成因

混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材，是一种非均质脆性材料。本文通过混凝土结构施工所用的原材料、施工工艺、外界因素等进行分析，归纳起来，可分为以下几类裂缝。

2.1 荷载引起的裂缝

2.1.1 设计阶段

（1）设计人员在设计过程中，对结构某些部位存在漏算、错算及“经验设计”等问题。

（2）设计单位对结构所处的地质环境、人文环境等因素考虑不周，往往可能造成结构设计抵抗力不足，导致混凝土开裂。

2.1.2 施工阶段

（1）施工单位因自身施工失误，造成构件几何尺寸和设计出现差异，导致结构自重增大或钢筋保护层过厚，减少了截面“有效高度”、降低了结构承载力。

（2）施工人员对结构性能了解不够，在混凝土未达到设计强度前，提前进行拆模，导致结构提前变形、提早开裂。

2.1.3 运营阶段

运营阶段荷载超过设计标准，造成结构承载力不足而开裂，比如超载等现象。

2.2 混凝土早期收缩引起的裂缝

收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝土的性能有很大影响。随着我国商品混凝土的施工工艺的逐步推广，商品混凝土由于流动性、和易性的要求，使得坍落度增加、水灰比增大、水泥标号提高、水泥用量增加、骨料粒径减小、外加剂增多等因素的变化，导致混凝土的收缩及水化热作用多比以往的低流动性混凝土大幅增加。

2.3 地基不均匀沉降引起的裂缝

由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成的结构基础不均匀沉降会引起沉陷裂缝；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。

2.4 温度引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质。混凝土由于受到搅拌以及结合态氢氧化钙与水等材料发生反应的影响，浇筑期的混凝土内部温度比较高，当高温度的混凝土应用于工程施工时，表层的温度将大幅度降低，而混凝土内部的温度仍处在高温或次高温状态，阻碍了混凝土表面的收缩，又因为混凝土的抗拉能力低，因此极易发生裂缝。

2.5 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长几倍，从而产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂，沿着钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。

2.6 施工材料引起的裂缝

施工材料质量的好坏对混凝土构件影响很大，不合格的材料轻者引起混凝土的开裂，重者造成结构的破坏。

2.7 施工工艺引起的裂缝

（1）混凝土保护层过厚或钢筋由于外界力的作用“塌陷”，将使截面“有效高度”降低，力筋力臂减少，力筋应力增大，使裂缝宽度、间距增大。

（2）施工中随意更换钢筋品种、型号。

（3）混凝土振捣不密实，出现蜂窝麻面，孔隙率过大，引起钢筋锈蚀，应力集中。

（4）混凝土振捣过量，或搅拌时间过长，引起混凝土离析分层，引起混凝土强度差异大，表面强度不足。

（5）混凝土浇注顺序不合理。在沉陷地基的支架上浇注梁体时，从墩柱往两边浇注，当浇注速度慢时。靠近支座处梁体混凝土初凝后，因浇两边混凝土引起模板支架下沉而产生拉应力，提早产生裂缝。

（6）混凝土养护。夏季施工时，倘若养护不及时，或养护时间不够，混凝土失水过快，轻则造成混凝土表面的收缩开裂，重则使水泥水化反应不充分，降低混凝土强度。

（7）泵送混凝土施工时，为增加混凝土的和易性和流动性，增加单位用水量增大水灰比，将导致混凝土强度降低，混凝土的塑性收缩，干缩强度增大，出现龟裂。

3. 裂縫的施工预防措施

（1）结构施工前，对结构进行全面分析、计算，对设计中出现的可疑问题，及时会同设计单位协调处理。同时，可以经过分析、计算，了解结构各部位的受力特点，便于施工中采取措施。

（2）严把材料关，进场材料必须经过严格检定，对不符合规范要求的材料坚决不用。

（3）全面分析，充分考虑不利因素，制定合理的施工方案。

（4）高度重视钢筋的型号、尺寸、连接和几何位置，在保证主筋位置的同时，决不能忽视构造筋的位置。

（5）混凝土的施工配合比，一旦经试验确定后，不得随意改变。对输送距离过长，流动性确实较低、易造成堵管的情况，可加入适当的减水剂，提高混凝土的和易性，而不应采取增大单位用水量和水泥量来提高其流动性。

（6）对于大体积混凝土的浇筑，采取措施降低混凝土的核心温度，减少混凝土内、外部温差。

（7）加强混凝土施工过程控制，严防漏振、超振。

（8）加强混凝土养护，混凝土进入初凝后，不得进行扰动，同时浇水养护，浇水量以混凝土表面形成一层薄水膜为宜，同时注意防止混凝土暴晒，以免提早开裂。

（9）对结构确需开口的地方，应注意选取适当的施工方案。

4. 裂缝的修补方法

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、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。混凝土裂缝的修补措施主要有以下几种方法。

4.1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，包括表面涂沫法和表面贴面法。它主要适用于修补稳定裂缝。

4.2 填充法（嵌缝法）

填充法主要适用于修补水平面上较宽的裂缝（大于0.3mm），根据裂缝的情况，可以直接向缝内填入不同粘度的树脂。

4.3 结构加固法

结构加固法是在结构构件外部或结构裂缝四周浇铸钢筋混凝土围套或包钢筋、型钢龙骨，将结构构件箍紧，以增加结构构件受力面积，提高结构的刚度和承载力的一种结构补强加固方法。

4.4 电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土中的离子分布状态，提高钢筋周围的pH值，钝化钢筋，以达到有效防腐的目的。

4.5 仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，此法模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组成部分中加入某些特殊组成部分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

4.6 混凝土置换法

此方法是将严重损坏或失效的混凝土除掉，置换新的混凝土或其他材料，其具体工艺是：

（1）剔除混凝土；

（2）混凝土面层及钢筋处理；

（3）置换材料的配置；

（4）养护及粉刷。

4.7 表面封闭法

此方法是一种在微细裂缝（宽度一般<0.2mm）的表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，是一种较简单的裂缝修补方法。通过密封裂缝表面达到防止水分、二氧化碳以及其它有害介质侵入的目的。

5.结语

混凝土结构的裂缝较难避免，通过对混凝土结构裂缝原因的分析，再采取相应的预防措施，可以在很大程度上减少混凝土结构裂缝的产生，从而保证结构的安全。

参考文献：[1]李惠民.土木工程施工技术 北京：中国计划出版社，2002

[2]应慧清.土木工程施工（上册） 上海：同济大学出版社，2006

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委員会.《钢筋混凝土用钢》（GB 1499.1-2008）.北京：中国标准出版社 2008