混凝土裂缝成因及其预防措施

混凝土是当今土木工程极其重要的材料之一，其在现代工程建设项目中占有非常重要的地位，其质量直接影响到工程结构的适用性、安全性和耐久性。然而，许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这不仅影响了建筑物的外观，更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此，裂缝问题倍受人们关注。近年来，随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化，使得这一问题变得更为突出[1]。因此，采取有效措施控制裂缝，减少甚至杜绝裂缝的出现十分必要。

混凝土裂缝的特征

混凝土裂缝的种类

水平裂缝

由于上部砌体抗拉抗剪强度的非均匀性，外墙上的斜裂缝往往与水平裂缝相互结合出现，形成一段斜裂缝和一段水平裂缝组合的混合裂缝。

斜裂缝

在窗口转角、窗间墙、外墙以及内墙上都可能产生裂缝。大多数情况下，纵向墙的两端部出现斜裂缝的概率高，裂缝往往通过窗口的两对角，且在窗口处缝宽较大，向两边逐步缩小。

竖向裂缝

这种裂缝常出现在窗台墙上，窗洞口的两个下角处，有的出现在墙的顶部，上宽下窄，多数窗台缝出现在低层，二层以上很少出现。

混凝土裂缝的特征

一般在施工后不久就会出现变形裂缝，这种裂缝会随着时间的发展而发展，有的延续数月，有的延续数年才稳定。

混合结构的门窗洞口上常设置钢筋混凝土圈梁、过梁等构件，在梁端部的墙面上经常出现局部竖向或者稍倾斜的裂缝。裂缝通常中间宽上下窄，有的还通至窗口下角附近。当过梁不露（暗梁）时裂缝细微或者不明显，过梁者裂缝都很明显，过梁愈大，裂缝愈宽长。

在一幢混合结构房屋中往往有两种甚至数种不同层数的结构，在错层的墙面上常常出现竖向裂缝，有的达数毫米至十余毫米之多。

平屋顶的建筑中，砖砌女儿墙常出现各种形状的裂缝，包括竖向裂缝、斜向裂缝、水平裂缝。裂缝同时还伴随着女儿墙的外移、外斜及侧向弯曲等现象。

地基的不均匀沉降会产生不均匀沉降裂缝，其形成原因有很多，主要包括地基、基础、上部结构和建筑物周围环境条件的人为改变等[2]。当地基不均匀沉降量达到一定数值就会引起钢筋混凝土梁板裂缝。

大体积混凝土的裂缝又叫内约束裂缝，裂缝走向无一定规律性，梁板式或者长度较大的结构，裂缝多平行于短边，大面积结构裂缝常纵横交错。多发生在施工期间，冬季较宽，夏季较细。

混凝土裂缝产生的原因

混凝土施工过程中造成裂缝的原因

模板洒水

混凝土浇筑时施工模板洒水不当，过于干燥，或因模板本身吸水量过大，造成混凝土的塑性收缩变形产生裂缝。

振捣施工

混凝土振捣不到位，或者振捣时间过短，造成混凝土没有达到密实状态；如果是混凝土振捣时间过长，造成石子下沉、砂浆上浮，容易形成混凝土干缩变形量大，因此造成混凝土收缩不均匀产生裂缝。

模板支设和拆除

模板支设和拆除施工过程中由于工人施工不规范、模板支设体系不牢固，或者工人过早拆除梁板底模板和支撑钢管等原因造成的裂缝。

收面压光

混凝土表面过度的收面压光会使表面砂浆过多，并形成含水量很大的水泥浆层，使水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳产生化学作用生成碳酸钙，引起混凝土表面体积碳水化收缩，并使混凝土表面产生龟裂裂缝。

后浇带施工

后浇带未留企口缝、板面的后浇带不支设模板而造成斜坡槎；还有疏松混凝土未彻底凿除干净，施工时未提前洒水等造成混凝土板面的裂缝。

养护

混凝土过早洒水养护会影响混凝土的胶结能力；过迟洒水养护，则通常在其表面上形成宽度大小不一且不规则的收缩裂缝。混凝土开始养护的时间应该综合考虑气温、湿度、风速等等各种因素。在混凝土大面积浇筑时，对水化计算不准，降温保温措施不到位，引起混凝土内部温差变化大，引起裂缝[3]。

混凝土本身内部作用造成裂缝的原因

内部作用

混凝土中的钢筋锈蚀形成的裂缝和碱骨料之间起化学作用形成的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的裂缝。在混凝土中的钢筋腐蚀是电化学作用反应的过程。总之决定钢筋腐蚀的基本因素是电位差、水和氧,但是钢筋实际的腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。而是cl¯离子，它是钢筋腐蚀反应的活化剂,因为 cl¯ 能破坏钢筋表面钝化膜从而引发钢筋腐蚀,并且能增大溶液导电性、增大电位差、加速腐蚀反应等，所以我们在混凝土中掺有氯盐或掺入cl¯离子时就会引发钢筋锈蚀,因此现实施工中的钢筋锈蚀病害大多由cl¯离子引起的。

塑性收缩

这种裂缝发生在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态的时刻。在炎热或大风天气，混凝土表面水分蒸发过快以及混凝土水化热高等，都容易产生这种裂缝。这类裂缝的宽度可打可小，小的细如发丝，大的可到数毫米，其长度可由数厘米到数米，深度很少超过五厘米，分布的形状一般是不规则的[4]。

水化收缩

由于混凝土中水和水泥作用反应后生成物体积,会比反应之前水和水泥的体积减小，又因水化作用时,其绝对体积也会减少,即混凝土产生水化收缩。

干燥收缩

混凝土在强度增加的过程中，由于内外水分蒸发程度不同导致变形的不同，拉应力也随之产生，从而引起了混凝土由外向内的干缩变形裂缝，且这种收缩是不可逆的[5]。

自身收缩

混凝土自身收缩是指在外部无水分供应时,在水泥浆的骨架形成后,当伴随着水泥浆水化作用的逐步完成,水泥浆中的水会被消耗完时,混凝土会产成弯液面而发生负压,此时会出现的收缩变形。

干湿

混凝土结构硬化后虽然是稳定的,但时高湿度环境或者水中的地方,将会由于混凝土吸水而产生膨胀,故称之为润湿膨胀。

内部温度

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基层或原有混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，有时温度应力可超过其他外荷载引起的应力，当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步发展[6]。

混凝土外部因素造成裂缝的原因

结构受外界产生裂缝的因素有很多，施工中和使用工程中都可能出现裂缝。例如拆模过早或方法不当、构件堆放、早期受震、吊装时的垫块或吊点位置不当、运输、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。

混凝土裂缝产生的危害

混凝土裂缝主要有以下三种危害：一是影响结构的承载力和安全性；二是导致楼（屋）面、墙面渗水，影响使用功能；三是加速碳化、钢筋锈蚀、化学侵蚀，降低混凝土的使用寿命[7]。

混凝土裂缝控制措施

结构设计方面的控制措施

设计时宜采用中低强度混凝土，避免采用高强度混凝土。为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝，可以适当采取在承台表面合理增加分布钢筋用量的措施，虽然单靠增加分布钢筋用量不能明显的防止裂缝出现，但适当增加分布钢筋的用量可以加强结构的整体性和减少温度裂缝的宽度。大体积混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式[8]。

施工方面的控制措施

第一，应在浇筑大方量混凝土之前制定具有可操作性的施工方案，并在经有关方面批准后实施。在土施工方案中要明确混凝土的初凝时间、浇筑方向、一次浇筑的方量、施工缝的留设位置以及处理办法等，避免形成冷缝和因新、旧混凝土未完全咬合而形成局部薄弱界面，造成混凝土的强度降低。

第二，必须制定详细的混凝土施工方案。施工方案是确定浇筑量、施工缝间距、施工工艺、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。确定浇筑时间的原则应避开炎热天气和昼夜温差大的日子，应当选择在当天气温较低时浇筑。

第三，根据规范合理的调整施工方案。如调整水平钢筋配筋方案，将水平钢筋置于竖向钢筋外侧，有效减少了混凝土保护层厚度。增强了剪力墙表层混凝土的抗裂性。

第四，楼板混凝土浇捣完毕后，应当根据当时室外气温，确定养护方案。冬、夏季节，应采取混凝土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。

第五，为消除混凝土的浅表收缩裂缝，在混凝土表面终凝前的收水时，要求进行两次或三次压实收光，对掺加活性掺和料的混凝土更应增加收光次数等措施，严禁在表面撒纯水泥进行压实收光，避免收缩裂缝的产生。

第六，模板的周转配置，应考虑到规定的拆模时间，如跨度在大于2m，小于8m的现浇楼板和混凝土梁，其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%，如跨度在大于8m的现浇楼板和混凝土梁，其拆模混凝土强度必须达到标准值的100%。

第七，当楼板混凝土浇捣完成后，如果强度未达到1.2N/mm2，任何施工人员不得在楼面操作及堆载材料。

第八，采用合理的分缝分块；避开基础过大起伏；合理地安排施工工序，避开过大的高差和侧面长期暴露；提高混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，注意贯穿裂缝。

第九，在混凝土的施工中，为提高模板的周转率，一般规定尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应考虑拆模时间，以免造成混凝土表面的早期裂缝。

温度方面的控制

第一，拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却来降低混凝土的浇筑温度。

第二，在混凝土中埋设水管，通入冷水来达到混凝土降温。

第三，如果在合理的拆模时间，当气温骤降时进行表面保温，以免造成混凝土表面发生急剧的温度变化。

第四，当采用改善骨料级配，且使用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施来减少混凝土中的水泥用量。

第五，如果在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节来临之前采取保温措施。

原材料及配合比方面的控制措施

第一，原材料检验试验要严格检测，在拌制混凝土之前，必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试，不得使用不合格的材料。

第二，要正确确定混凝土的配合比和坍落度，在混凝土配合比设计时，应全盘考虑，多用骨料、少用粉料，以减少裂缝产生。对坍落度应适当控制，不宜过大，多层和小高层小于160mm，高层宜小于200mm，尽可能较少混凝土的流动性。如采用高等级低水化热的矿渣水泥，以此来减少水泥用量和水化热。

第三，混凝土连续浇捣时，在配备混凝土运输车辆时，应充分考虑交通路况的影响，确保混凝土浇捣的连续性，减少施工冷缝。当混凝土浇捣中停歇时间过长时，应采取接浆处理等应急措施。

第四，要严格控制混凝土掺合料掺量，必须使混凝土掺合量的掺量比例应合理，以保证混凝土早期强度，提高混凝土的抗拉性能。应当控制混凝土水灰比，最大用水量应小于180kg/m3。

结论

混凝土建筑物的结构或构件常常由于各种不同的原因导致裂缝出现是可以控制的。因此加强钢筋混凝土结构出现裂缝原因的分析极其重要，设计、施工、材料等方面因素对钢筋混凝土结构开裂的影响是相互联系、相互制约的，必须全面系统地考虑。从裂缝的分类入手，弄清裂缝出现的原因，对裂缝采取措施加以正确处理，钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到圆满的解决。