混凝土构造物裂缝产生原因及预防

李 慧 杰

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041051)



混凝土构造物裂缝产生原因及预防

李 慧 杰

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041051)

结合工作经验，从温度、保护层、养护、地基沉陷、荷载、原材料、冻胀七方面，分析了混凝土构造物产生裂缝的原因，并探讨了相应的防治措施，从而确保混凝土构造物的施工质量。

混凝土，构造物，裂缝

1 概述

近些年，我省的公路设施取得了飞速发展，特别是高等级公路。钢筋混凝土构造物也大量的出现，但是在混凝土结构施工的同时也出现了一个问题，就是混凝土结构如果在施工过程中不严把质量关，很容易产生裂缝，这样不但影响美观还造成结构物设计年限缩短，严重的还可能造成事故。下面分析了导致混凝土结构物产生裂缝的原因，以达到防患于未然的目的。

2 构造物裂缝产生原因及预防措施

2.1 温度太高产生的裂缝

温度太高造成混凝土构造物产生裂缝有两种情况：一是气温太高，二是大体积混凝土自身温度太高。

1)气温太高造成的裂缝，主要是夏季施工时，气候炎热、气温高，砂石材料、地基和模板等在太阳照射下温度很高。其次，是新出厂的水泥温度也很高，加之夏季的高气温使水泥中的热量难散发，有些水泥温度甚至可达到70 ℃左右。各组成材料温度很高，拌好的混凝土自然也有很高的温度，大面积的混凝土暴露在大气中，极易产生裂缝。

2)构造物往往体积较大，大体积混凝土在硬化过程中内部会产生大量的水化热，受内外温差影响较大往往也会生成裂缝。

在搅拌、振捣、凝结、硬化的整个过程中,混凝土内部始终发生水化反应，经试验证明：随着混凝土中水化反应的发生，其体积也会产生膨胀和收缩变化。如果混凝土体积变化没有受到约束，这种变化能够自由进行。但实际上混凝土体在胀缩变形时，会受到内部膨胀和外部模板等物体的约束，从而使混凝土体膨胀收缩受到阻碍，这就会相应的在其内部产生拉压应力，并且会反复作用。同时混凝土体热传导性不好，使混凝土体内外膨胀收缩不均匀，这样的相互约束也能产生拉应力和压应力差，从而产生裂缝。

在施工过程中宜根据具体情况，优先选择水化热低的水泥，严格控制水泥的单位用量，降低骨料入模温度，控制混凝土内外温差，并且注意降温时要放慢速度，有必要时亦可在大体积混凝土内部设置冷却管进行散热，还可以在浇筑混凝土时采用分层浇筑的方法。

我们在施工时，也可以尽量避开正午高温时段，在上午和下午气温较低的时段进行混凝土浇筑。

2.2 保护层过薄产生的裂缝

在进行钢筋混凝土施工时，必须留有足够的钢筋保护层。如果钢筋过密且保护层又达不到规范规定，很容易在混凝土结构物表面生成裂缝。

如果混凝土的保护层厚度达不到规范要求，空气中的二氧化碳就会逐渐侵蚀钢筋，导致其产生碳化，钢筋周围的碱度就会降低；如果构造物长期处于富含氯化物的环境中，那么氯盐的长期侵入，会导致钢筋的保护膜破坏，空气中的水、氧气和铁离子将会发生反应，产生锈蚀，锈蚀物氢氧化铁的体积将增大2倍～4倍，造成混凝土保护层的纵向裂缝。钢筋锈蚀后，其有效作用面积减小，钢筋和混凝土的握裹力减小，从而导致结构物的受力下降，并会诱发其他形式裂缝，严重的还能导致构造物破坏。

想要有效预防钢筋锈蚀，在设计阶段就应根据有关规范规定及受力验算，采用合理的保护层厚度；施工时试验人员在现场控制好混凝土的水灰比，施工工人振捣到位，确保混凝土有良好的密实度，并严格控制含氯盐添加剂的使用量。特别是在海水中和强腐蚀气体、液体的环境中，更应严格按以上方法施工。

2.3 养护不到位产生的裂缝

混凝土结构物的裂缝大部分主要是养护早期因为表面干缩而产生的表层裂缝，其产生原因主要是由于混凝土体在刚浇筑完时养护工作没有做到位。

从混凝土浇筑开始到水化放热过程基本结束，约30 d左右。在这段时间里有两个主要特征：一是水泥会释放出巨大数量的热，二是混凝土的弹性模量会发生剧烈变化。

混凝土在早期养护阶段的关键在于维持适当的温度和湿度条件，以通过针对以上两点来取得良好效果。一要使混凝土保持良好的温度、湿度条件，避免产生有害的干缩。二要创造良好环境，使水化作用能够正常进行，以达到设计要求和规范规定的强度和抗裂能力。

因此，混凝土结构浇筑完成后必须加强养护，特别是7 d内的养护。养护的方法可视实际情况采用覆盖洒水或涂养护剂。

2.4 地基沉陷产生的裂缝

由于地基不均匀沉降会产生竖向和水平的位移，致使混凝土结构物产生附加应力，其应力超过了结构的抗拉极限，从而使结构物产生裂缝。地基沉陷导致混凝土结构产生裂缝的情况有以下几种：

1)在建造箱涵等现浇混凝土结构时，如果地基承载力不够或地基处理达不到设计要求，往往会发生地基不均匀沉降。这样，混凝土结构就会遭到破坏，出现裂缝。2)在支架现浇的混凝土结构中，如果支架基础处理不好，在支架未拆除时就会导致支架下沉，从而造成混凝土结构出现裂缝，严重的还会破坏结构，酿成事故，需引起足够重视。3)施工过程中，采用夯填土做底模的工程中，因混凝土结构尚未达到设计强度而沉降，使结构物产生裂缝。4)构造物投入使用后，原来的地基可能发生变化。当地基经水浸泡后，特别是湿陷性黄土、素填土等特殊土地基，遇水后会急剧下沉，致使结构受力不均而产生裂缝。当基础为软土地基时，由于抽水或干旱时地下水下降，地基土固结下沉，构造物基础下出现虚空，会使混凝土体荷载加大，出现裂缝。如果河道中的混凝土构造物基础埋置较浅，经水流冲刷后，基础下被掏空，造成基础悬空、沉降，出现受力不均，同样会产生裂缝，严重的还会造成构造物破坏。我们在施工中要严把质量关，严格按照规范和设计处理地基，同时通过设计手段加强地质勘测，进行多种基础设计方案比选。

2.5 荷载产生的裂缝

在荷载作用下产生的裂缝一般有以下几种情况：

1)混凝土强度不够而在该结构物上不加限制的堆放施工机具、材料，或强度虽达到设计值但在其上放置超负荷的大型机械；2)在预应力混凝土上施加超值的应力或开凿也会造成裂缝的产生；3)无施工方案，混凝土构件起吊、运输、安装时不合理；4)随便更改图纸，野蛮施工，改变了原设计的受力结构；5)没有验算结构物在振动下的疲劳强度。

为了有效预防裂缝形成，我们就要坚决做到严格按照有关规范和规程施工，施工前制定切实可行的施工方案，科学合理的组织施工，各部门互相配合、协调一致。

2.6 原材料不合格产生的裂缝

组成混凝土结构的各种原材料对于结构物的质量是否合格起着非常重要的作用。

水泥和水在混凝土中最为重要，水泥是混凝土结构的胶凝材料，水是混凝土中水泥进行水化反应必不可少的材料，而砂和碎石则是混凝土结构的骨料。因此，混凝土的组成材料中任何一种不合格都将造成混凝土结构物产生裂缝。

为了切实有效的预防裂缝的产生，施工中的材料、工程、试验各部门必须互相配合，从原材料的选择、采购、进场、配比试验、浇筑等各环节严格按规范和设计要求控制，杜绝不合格材料的使用。

2.7 冻胀产生的裂缝

从拌合、浇筑直至达到设计强度，混凝土内部存在大量水分。当气温降至0 ℃以下时，混凝土就会出现结冰现象，其体积将膨胀达9%，混凝土会产生膨胀应力，使混凝土强度降低，从而出现裂缝。特别是混凝土在初凝时受冻最严重，龄期达到后混凝土强度损失最多能达到50%。

混凝土的饱水状态及温度降至0 ℃以下是其结冰、受冻、膨胀必不可少的条件。当混凝土构造物中砂石空隙较多、吸水性强；砂石中含杂质超标；混凝土水灰比较大、振捣不够密实；保温措施不到位使混凝土养护前期受冻时，均可导致混凝土受冻而产生裂缝。

因此，在冬季施工时应采取全面有效的保温措施，如电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法以及掺加防冻剂等，都能确保混凝土在气温降至0 ℃以下时正常硬化。

只有知道了混凝土构造物裂缝产生的原因，才能做到有目的的预防裂缝的形成，杜绝质量事故的发生。

[1] 龚召熊.水工混凝土的温控与防裂[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[2] JTG E30—2005,公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].

[3] 沈雪良.混凝土温度裂缝及预防措施[J].山西水利，2008(3)：49.

Concrete structure cracking causes and prevention

Li Huijie

(ShanxiHighway&Bridge2ndCorporation,Linfen041051,China)

Combining with working experience, starting from aspects of temperature, protective layer, maintenance, foundation collapse, load, raw material and frost heaving, the paper analyzes concrete structure cracking causes, and explores corresponding preventive measures, so as to guarantee concrete structure construction quality.

concrete, structure, crack

1009-6825(2016)13-0145-02

2016-02-21

李慧杰(1975- )，男，工程师

TU755

A