混凝土裂缝的成因及控制探析

混凝土裂缝的成因及控制探析

胡延明

胡延明河北建设集团有限公司河北保定071051

摘要：混凝土裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，因此要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，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

关键词：混凝土；裂缝；原因；控制；

混凝土广泛用于各种工程建设项目，是目前用量最大的建筑结构材料。混凝土工程的质量好坏，关系到建筑物及构筑物的结构安全，关系到国家和人民的生命财产安全。

一、混凝土裂缝的种类

1、按裂缝产生的时间划分

（1）施工期间出现的裂缝，包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。（2）使用期间出现的裂缝，包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。

2、按裂缝的形状划分

（1）纵向裂缝，平行于构件底面，顺筋分布，主要由钢筋锈蚀引起。（2）横向裂缝，垂直于构件底面，主要由荷载作用、温差作用引起。（3）剪切裂缝，由竖向荷载或震动位移引起。（4）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝，常见于墙体混凝土梁，主要因地基不均匀沉降以及温差引起。（5）X形裂缝，常见于框架梁、柱的端头以及墙面上，由于瞬间的撞击或地震荷载引起。（6）各种不规则裂缝，如反复冻融或火灾等引起的裂缝。

此外，还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝，现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。

二、混凝土裂缝产生的主要原因

1、因环境因素影响形成缺陷和裂缝

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（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻，及溶解循环作用使混凝土中产生内应力，促进已有裂缝发展，结构疏松，表面龟裂，表层剥落或整体崩溃。

2、因构件受力、变形形成缺陷和裂缝

包括中心受拉、中心受压、受弯、受剪、受冲切、梁的混凝土收缩和温度变形、板的混凝土收缩和温度变形。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。在素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。

3、施工违反操作规程形成缺陷和裂缝

塑性混凝土下沉，被顶部钢筋所阻，形成沿钢筋的裂缝；混凝土振捣不密实，出现蜂窝，易形成各种受力裂缝的起点；混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发，引起混凝土浇筑时坍落度过低，使得在混凝土体积中出现不规则的网状裂缝；混凝土初期养护时急剧干燥使得在混凝土与大气接触面上出现不规则的网状裂缝；过早拆模，混凝土尚未建立足够强度，构件在实际施加于自身的重力荷载作用下，容易发生各种受力裂缝等。

4、混凝土使用材料不当产生的裂缝

使用收缩性较大的水泥，以及选用的水泥强度等级过低或骨料没有冲洗干净等原因均易使混凝土产生裂缝。例如矿渣水泥、火山灰水泥、复合水泥等由于本身的组成成分的原因，用这几种水泥拌制的混凝土在干燥时会产生较大的收缩；如果拌制混凝土时选用的水泥强度等级过低，为了达到设计要求的混凝土强度等级，水泥的量势必要加大，水泥的用量过多也会使混凝土产生较大的收缩；如果骨料中的泥粘附在骨料的表面，不仅妨碍水泥浆与骨料的粘结，降低混凝土的强度，还会增加拌合水量，加大混凝土的干缩。

5、混凝土耐久性不良造成的裂缝

我国传统的混凝土结构设计很少考虑耐久性问题，随着时间的推移，建筑结构的耐久性问题逐渐暴露出来。混凝土耐久性不良造成的裂缝主要包括钢筋的锈胀裂缝、混凝土的冻胀裂缝和碱一骨料反应裂缝。

三、预防和处理混凝土裂缝的几点措施

1、施工技术措施

选择质量、信誉好的实验室出具的混凝土材料配合比，并根据现场实际使用情况及时有针对性地做出调整，使实验室出具的配合比更符合实际工程要求，达到质量可靠。认真分析工程实际情况，编制水平较高的施工组织措施。（1）降低水化热，减小变形。选低水化热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等配制混凝土，利用混凝土后期强度，减少单位体积混凝土中水泥用量。采用内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。（2）搞好温度控制。选择适宜的气温，夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，对骨料进行预冷或进行覆盖避免直晒，运输工具应搭设避阳篷，以降低混凝土拌和物的入模温度。在混凝土入模时，采取模内通风，加速模内热量散发的措施。（3）改善施工工艺，提高混凝土抗裂能力。①采用分层分段法浇筑混凝土。有利于混凝土水化热的散失，减小内外温差。②优化配筋。可避免应力集中，增强抵抗温度应力的能力。孔洞周围、变断面转角部位、转角处都会产生应力集中。③设置后浇带。对于平面尺寸过大的大体积混凝土应设置后浇带，以减少外约束力和温度应力；同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。④控制混凝土内外温差。做好温度监测工作，及时反映温差，随时指导养护，控制混凝土内外温差不超过25℃。（4）提高混凝土拉伸强度。采取分层、分块浇筑大体积混凝土，合理设置施工缝，适当位置设置施工后浇带，以放松约束程度，减少蓄热量，防止水化热的积聚，减少温度应力。在大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，在垂直面、键槽部位设置缓冲层，以消除嵌固作用，释放约束应力。（5）混凝土拆模。拆模时间不能过早，要保证早龄期混凝土表面不损坏、不缺棱掉角、不开裂，但也不能太晚，要尽可能不错过混凝土水化热峰值，不错过最佳养护时机。

2、采取多种措施对裂缝进行处理

（1）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加固。其常用加固方法有：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢，采用预应力加固，粘贴钢板加固，增加支点加固以及喷射混凝土补强加固。（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。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。（3）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。（4）表面修补法。表面修补法因为技术比较简单，应用比较广泛，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的深进裂缝以及表面裂缝的处理。通常的处理技术是在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料或裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥；通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施来防止混凝土受各种作用的影响致使裂缝继续发展。

总之，为了有效减少混凝土裂缝的产生，施工中应尽量采取多种措施，同时为使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的影响，要加强对裂缝的处理，从而确保工程质量。