建筑混凝土结构裂缝的成因及其控制措施探讨

刘劲红

【摘要】公共建筑中有混凝土裂缝，商品住宅中也有混凝土裂缝；桥梁上有混凝土裂缝，道路上也有混凝土裂缝。裂缝问题引起了有关部门和人民群众的极度关注。本文针对建筑混凝土结构裂缝的成因和控制措施将详加介绍。

【关键词】混凝土；裂缝；预防；控制措施；

0. 前言

大多数混凝土裂缝是可防可控的，基本上不会给人们的生产、生活带来不安全感和不必要的恐惧。正如国内外专家所言，混凝土构件十之八九有裂缝，有裂缝的构件十之八九是混凝土，只是人眼不能见而已。只要各施工人员能够紧密配合，严格按照施工规范进行操作，采取科学的控制措施，就可以取得良好的抗裂效果。

1. 裂缝原因

众所周知，混凝土在凝结硬化过程中，由于水化作用的结果，混凝土中的水分会不断地蒸发，混凝土体积也由此逐渐增大收缩。而混凝土体水分的蒸发有一个相当长的过程，随着水分的不断蒸发，收缩变形也将逐渐增大。那么在约束较强的部位就会首先出现裂缝，然后逐渐增多。有的裂缝出现的早，有的裂缝出现的迟；有的裂缝浇筑几小时或几天后就出现了，有的裂缝模板拆除后几个月才陆续出现，原因就在于此。

1.1 干缩裂缝的原因

（1）混凝土收缩。混凝土拌合物经硬化干燥后，首先蒸发的是充满粗孔、细孔中的自由水，然后才蒸发毛细孔中的水。随着毛细孔内的水的不断蒸发，逐渐引发了水泥石的收缩，即人们常说的“混凝土的收缩”。（2）养护不当。混凝土成型后，由于没有及时采取覆盖等措施，以至混凝土表面过早地受到风吹日晒，造成水分散失快，体积收缩大；而此时混凝土内部湿度的变化却很小，所以收缩也相应的小。这一差值产生了拉应力，裂缝也就随之产生了。（3）振捣过度。混凝土拌合物浇筑之后，需经密实成型才能赋予混凝土制品或构件一定的外形和内部结构。这一操作就是振捣，是混凝土拌合物密实的必经之路。但振捣不能过度，否则混凝土表面会产生水泥含量较多的砂浆层，继而引起裂缝。（4）水泥品种。混凝土的凝结材料是水泥，水泥影响凝胶的结构和数量，影响水泥石凝胶孔、毛细孔的形状、尺寸和数量，自然也就影响混凝土的干缩了。一般水泥中C4AF含量多，Na2O、K2O含量少，混凝土的干缩就小。美国曾对182种普通硅酸盐水泥测量其6个月水泥石的干缩应变，结果为1500～6000×10-6，平均为3000×10-6，差异很大。（5）外加剂。混凝土外加剂是在混凝土拌和中掺加的，能保持混凝土的正常性能，并按使用要求改性的产品，其掺量不大于水泥质量的5%。掺量过多或过少都会对混凝土的裂缝产生一定的影响。其次，混凝土外加剂种类繁多，品种复杂，适用范围差异较多，若选择不当，则会对混凝土造成裂缝。

1.2 温度裂缝的原因

（1）温差。大体积混凝土在凝结硬化过程中放出大量水化热，内部的温度不断上升，使混凝土表面与内部的温差很大，造成外部与内部热胀冷缩的程度不同，导致混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土表面就会出现裂缝。（2）高温。南方的夏季气温较高，一般在32℃～39℃，受此影响，当板面受高温，混凝土板的伸长量超过梁的伸长量时，梁就会出现裂缝；当梁的伸长量超过板的伸长量时，板就会出现裂缝。（3）低温。北方的冬季气温较低，一般在-11℃～-18℃，受此影响的混凝土板会产生冷缩裂缝。相对而言，混凝土梁所受到的影响要小得多。

1.3 沉陷裂縫的原因

（1）基土软弱。支架底部土质不匀，含水量高，松软，杂填土，回填不实，受水浸泡，无排水措施等造成沉降不均，而引起混凝土产生沉陷裂缝。这是较为常见的一种原因。（2）冻土融化。在冬季，将模板支撑固定在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，引起局部混凝土自重力大于混凝土刚刚获得的强度（承载力）时，混凝土结构就会产生裂缝。轻则出现在结构表面，重则贯穿整个截面。（3）模板刚度不足。模板要有一定的刚度才能承受混凝土自重和施工荷载，尤其是梁板的底模，要求更为严格。若模板的刚度在混凝土凝结过程中不足以承受混凝土的自重和施工荷载，混凝土的表面就会出现裂缝。（4）立杆间距过大。立杆的间距应通过计算确定，计算中应考虑长细比。过大的立杆间距，将导致支撑系统整体稳定性变差，造成的沉降差，足以引发局部裂缝。（5）模板拆除过早。混凝土模板过早拆除，混凝土构件就会提前受力。一旦所受的外力大于正在增长的强度，裂缝的产生也就不足为怪了。

2 裂缝处理

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。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，以保证建筑物的安全使用。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，电化学防护法以及仿生自愈合法。

2.1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

2.2灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

2.3结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

2.4 混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

2.5 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所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

2.6仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它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，在混凝土的传统成分中加入某些特殊成分（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出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

3. 结语

混凝土出现裂缝，是正常的又是不正常的。正常的是指混凝土裂缝的宽度或深度没有超过一定的限值，是属于那种不涉及结构安全的裂缝；不正常的是指混凝土裂缝的宽度或深度超过了一定的限值，是属于那种涉及到结构安全的危险裂缝。所以混凝土出现裂缝，大可不必惊慌，但也不可视而不见，任其发展，“小不补，吃大苦”。

参考文献：

[1]何星华，高小旺.建筑工程裂缝防治指南[S].中国建筑工业出版社，2015，3.