混凝土裂缝的产生原因及防治措施

杨一洋

（四川大学水利水电学院 四川 成都 610065）

混凝土裂缝的产生原因及防治措施

杨一洋

（四川大学水利水电学院 四川 成都 610065）

在工程中，钢筋混凝土裂缝的预防和控制是一个难题，混凝土裂缝的存在，极大地影响了结构的承载力和耐久性，但同时它又广泛地存在于工程当中。因此本文对工程中混凝土裂缝产生原因展开探究,并提出了防治混凝土裂缝的有效措施。

混凝土裂缝；原因；防治措施；应力；收缩

随着近年来建筑材料的不断发展，更多高分子复合材料层出不穷，而混凝土、水泥、钢筋混凝土、预应力混凝土仍旧是现代建筑的主要结构材料。其中，普通混凝土是目前用量最大的土木工程结构材料。但是混凝土裂缝的存在又极大地影响了施工质量和结构的稳定性。本文在分析了工程中混凝土裂缝原因的基础上，从混凝土配合比设计、施工技术、构造方法等方面对混凝土裂缝的防治措施和方法进行了探讨。

一、混凝土裂缝开裂的原因

混凝土裂缝产生的原因十分复杂，绝大多数是由于混凝土的早期收缩以及使用中的温度应力，后期干缩和支座沉降等造成的。具体分类如下：

1.1温度变化引起的裂缝：

混凝土在浇筑凝结硬化过程中会产生大量的水化热，导致混凝土温度上升，如果热量不能很快散失，混凝土块内外温差过大，就会产生温度应力，使结构内部受压外部受拉，当超过混凝土抗拉强度时将会开裂。应力常可能超过外部荷载引起的应力。很有可能形成贯穿性裂缝，进而导致渗漏、钢筋锈蚀、整体性能下降。大体积混凝土开裂的主要原因之一就是温度应力。当构件在使用过程中若外表面经过曝晒等原因导致内外温差大，也可能引起开裂。

1.2混凝土收缩裂缝：

混凝土在结硬时会体积缩小产生收缩裂缝，主要是由湿度变化引起。收缩裂缝占混凝土非结构性裂缝的主要部分。工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、硬化收缩、失水收缩、碳化收缩。其中失水收缩最为严重，大约占总体积收缩量的80%～90%。

(1)塑性收缩：发生在施工过程中、混凝土浇筑后4 h～5 h左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。

(2)硬化收缩：即混凝土在水化硬结过程中,由于水泥颗粒不断水化,毛细管及各孔隙游离水逐渐与水泥矿物质水化,转化为凝胶及结晶形成水泥石,体积略有收缩,亦称自身收缩。硬化收缩值很小，但是不可恢复，其收缩量随混凝土的硬化龄期延长而增加，一般40d后趋于稳定。

(3)失水收缩：混凝土中存在极细的孔隙(毛细管),水从毛细管中溢出,造成干缩。已干燥的混凝土再次吸水变形时原有的干缩变形会大部分消失，但仍有30%～50%的变形不会消失。

(4)碳化收缩：即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形,碳化收缩是缓慢的。

一般来说，水灰比越大，水泥强度越高，骨料越少，环境温度越高，表面失水就越大，混凝土收缩值就越大，也越容易产生收缩裂缝。在配筋率很高的构件中，即使边界没有约束，混凝土的收缩也会收到钢筋的制约而产生拉应力，有可能引起构件产生局部裂缝。此外，新老混凝土的界面上很容易产生收缩裂缝。

1.3混凝土原材料不良或者施工质量过差所致：

如私自引进质量低下的水泥、沙石，或者骨料含泥过量、水泥中含碱量或高等。这种裂缝往往伴随着混凝土强度低下、密实性差等缺陷。

违章施工的现象很普遍，也会使混凝土过早产生裂缝。如混凝土拆模的时间过早；搅拌、运输时间过长，使水分蒸发引起混凝土浇注时坍落度过低，出现不规则的网状裂缝；混凝土浇筑后，如果养护工作不到位或者养护时间达不到要求（普通硅酸盐水泥≥7d，其他品种的水泥≥14d）；在钢筋绑扎过程中，在工作面上交叉作业，造成局部保护层过大，同样会导致混凝土开裂。

1.4环境因素的长期作用引起的裂缝：

如钢筋锈蚀产生顺筋胀裂，混凝土因反复冻融、盐结晶、碱骨料反应等引起开裂，对于这些裂缝需要及时修理加固，严重的需要拆除。

1.5混凝土基础的不均匀沉降而产生的裂缝：

基础不均匀沉降会使超静定结构受迫变形而引起裂缝。

二、混凝土裂缝的防治措施

2.1优化混凝土的设计配合比：

严格控制水胶比和水泥强度，工程中大量试验表明：普通混凝土受力破坏一般先出现在骨料和水泥石的分界面上。所以，混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力。在进行施工之前，应当根据原材料品质、混凝土强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求确定配合比，并采集原材料进行试拌。特别要注重水泥等级的选择，等级太高，混凝土会因为其自身的水化热应力产生裂缝；等级太低，水泥的强度和刚性又达不到施工的要求。

2.2适当掺用其他外加剂：

为了实现混凝土的强度提升，适当减少水泥的用量，同时使用高性能减水剂，保证其坍落度和和易性要求。掺入适当的粉煤灰等掺合料改善混凝土的和易性，提高其黏聚性和保水性。

2.3防止和减少收缩裂缝：

合理地设置伸缩缝，改善水泥性能，降低水灰比，水泥用量不宜过多，配筋率不宜过高，在梁的支座下设置四氟乙烯垫层以减少摩擦约束，合理设置构造钢筋使收缩裂缝分布均匀，尤其要注意加强混凝土的潮湿养护。

2.4合理配筋：

如设置斜筋，降低混凝土的拉应力，选用与混凝土粘结较好的带肋钢筋等抑制由荷载作用而产生的裂缝。

2.5防止顺筋裂缝的产生：

加强混凝土的密实度，避免空气的进入产生氧化，防止钢筋生锈腐蚀，同时适当加大混凝土的保护层厚度，抑制顺筋裂缝的产生。但是混凝土的保护层的厚度也并非越厚越好。

2.6减小温度应力：

在施工方面，在块体内部埋置块石来降低水化热，预埋冷却水管通水冷却和合理分层分块浇筑混凝土以降低内部温度，加强隔热保温养护以减小内外温差等措施减少混凝土内部温度应力。例如在裸露的压力管道上铺设填土或塑料隔热层。在材料方面，宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低热水泥，尽量减少水泥用量，同时使用高性能减水剂。从而防止和减少温度变化引起的裂缝。

2.7保证地基的稳定性：

设置沉降缝或采用合理的构造措施来减少上部建筑物的变形量。从而抑制混凝土因受迫变形而产生的裂缝宽度。

2.8冰冻、碱骨料反应引起的裂缝：

为了防止冰冻而产生的裂缝，可以在建筑物基础梁下，充填一定厚度的松散材料（炉渣）可防止土体冰胀后，作用力直接作用在基础梁上而引起的基础梁开裂或者破坏。

为了控制碱骨料反应，应选择低含碱量的水泥，混凝土结构的水下部分不应采用活性骨料，应当采用较低的水灰比。

2.9把好施工关，加大管理力度：

采用机械施工，应做到搅拌透彻、振捣密实，浇筑均匀，连续施工，不留冷缝；施工完毕，应按规范进行混凝土的养护，确保混凝土温度和湿度的稳定。

三、结语：

混凝土裂缝是工程施工和控制的难题，它对我们工程的安全造成极大的了隐患。实际上，生活中很多构件都是带裂缝工作的，它是材料的一种特性。但是要保证裂缝的宽度在允许的范围内。我们不仅要从混凝土施工技术上优化改进，也要在管理上把好各个关，不偷工减料，严格按照规范规程进行，同时提高施工人员的安全意识，结合工程实际，从不同因素上预防混凝土裂缝的产生，这对工程的稳定性和耐久性具有重要意义。

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TU755

B

1007-6344（2017）05-0323-01

杨一洋，女，山西运城，四川大学水利水电工程