浅析混凝土的裂缝原因及预防措施

罗京屏

【摘要】随着城市建设的飞速发展和住房改革制度的不断深入，用户对房屋环境和质量的要求越来越高。混凝土裂缝产生的原因很多，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用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。

【关键词】混凝土；裂缝；成因；措施

一、混凝土裂缝的成因及防治措施

混凝土裂缝既是个从来未曾间断的质量通病，也是颇受各方关注的新技术课题，有很多裂缝只是表面性的，对工程结构的承载能力或使用功能无任何影响，有时可损害观瞻，甚至引起对工程质量的疑虑；有的裂缝具有结构性意义，表明结构的力学性能或使用功能或工程整体性受到某种损害，个别情况甚至是示警将要发生破坏事故。

按裂缝起因看，主要可以分为以下几种：

1、干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

干燥收缩贯穿于混凝土的凝结硬化阶段，它既包含化学过程，又包含物理过程。所谓化学过程就是新拌混凝土是由水泥、砂、石子、水为主要成分配成的流动的混合介质，经过凝结硬化生成了硅酸钙等固体物质，体积收缩，混凝土密实；而物理过程就是在凝结硬化过程中，混凝土受到温度、湿度等因素的影响而蒸发失水干燥的过程。混凝土的干燥收缩裂缝多见于大体积混凝土中，不仅会影响结构的抗渗性能，还会引起钢筋的锈蚀从而降低混凝土结构的耐久性乃至危及结构的使用安全性。混凝土的干燥收缩主要和混凝土材料选择、用水量、水泥用量、水灰比、外加劑的选择、环境条件以及构件的尺寸等有关。

防止干燥收缩的措施主要有：（1）选用低收缩量的水泥，比如矿渣水泥、粉煤灰水泥等；（2）减少拌合水的用量；（3）减少水泥用量；（4）取用适当的水灰比；（5）选用适当粒径的粗骨料，加大粗骨料的最大粒径以及骨料含量；（6）采取正确的养护措施，延缓混凝土的收缩；（7）添加膨胀剂或采用膨胀水泥，这样可以在混凝土内部产生压应力，从而抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止开裂；（8）实际工程中的混凝土结构或构件都存在约束，正是约束限制了混凝土的自由收缩，当收缩拉应力超过混凝土的极限拉应力的时候混凝土便开裂，因此应该在混凝土结构中设置适当的伸缩缝或者后浇带，从而降低混凝土的周围约束，有效释放混凝土内部的拉应力。

2、塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结硬化之前，表面因过早大量失水而产生的收缩。塑性收缩裂缝多因大风、高温照射等原因出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，且分布不均匀，较长的裂缝可达一米多，宽1～5mm，开始深度一般为几厘米的表面裂缝；硬化后有可能继续发展。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的张力而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

防止塑性开裂的主要措施：（1）保持混凝土上方的空气湿润；（2）浇筑混凝土之前，将底板和模板浇水润湿；（3）在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，避免阳光直射以及减弱风速；（4）尽量缩短从搅拌到浇筑的时间，下料要快，振捣要密实；（5）及时用塑料膜覆盖或喷洒密封剂进行养护。

3、沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；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，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

4、温度裂缝

混凝土在硬化期间水泥水化过程中放出大量水化热不易散发，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期随着混凝土内部温度的降低以及弹性模量的逐渐增大，混凝土收缩变形时受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。外部气温的降低也会产生温差，在混凝土表面引起很大的拉应力。温差越大温度拉应力越大，当这些拉应力超出混凝土抗裂能力时，即会出现由于温度升降引起的温度收缩裂缝。

尤其在大体积混凝土结构中，温度应力变化及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因：首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体强度和耐久性；其次，在使用过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。混凝土施工中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理、原材料不合格、基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在后期降温过程中，由于表面温度散失较快，受到内部混凝土或基础的约束，使混凝土表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，即会出现温缩开裂。即使混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度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，也往往会导致干缩裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇注过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉强度很低、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。在混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，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只出现很小的拉应力。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外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

结束语：

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要分别对待，根据实际情况解决问题。