混凝土裂缝的种类及防治

郑德安

（安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000）

混凝土裂缝的种类及防治

郑德安

（安徽省水利部淮河水利委员会 水利科学研究院 蚌埠 233000）

随着商品混凝土的广泛应用，混凝土出现开裂现象普遍增多。混凝土的开裂归根结底是一个力的作用过程。一般来说减小混凝土的开裂主要有两种途径：一是提高混凝土的抗拉强度；二是降低混凝土中的收缩应力，减少变形。

混凝土裂缝；收缩变形；受力变形；化学反应变形

1 裂缝的类型

根据混凝土裂缝的特点规律、形成原因大致可分为以下13种类型：

1.1 塑性塌落裂缝

一般多在混凝土浇筑过程或浇筑成形后，混凝土初凝前发生。一般沿钢筋表面产生顺筋裂缝。这种塑性塌落裂缝，在大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土中尤为严重。

1.2 塑性收缩裂缝

一般多在混凝土浇筑后，还处于塑性状态时，由于天气炎热、蒸发量大、大风或混凝土本身水化热高、外加剂对水泥的相容性不好等原因而产生的裂缝。实测表明，通常当混凝土拌合物表面水份蒸发率超过0.5kg/m2·h时，混凝土将产生急剧收缩，特别是大流动性混凝土；此外对于结构表面系数大，水灰比较大的薄壁构件，施工时未及时覆盖导致混凝土表层失水过快，混凝土初凝前又未做二次振捣和搓毛压平措施时，也易产生塑性收缩裂缝。

1.3 干缩裂缝

多在混凝土硬化过程中，混凝土中毛细管孔隙在干燥过程中逐渐失水，毛细管逐渐变形产生毛细压力，导致混凝土产生体积收缩变形。这种体积变形受到约束时，就可能产生干缩裂缝。试验表明，水泥用量和水灰比越大，其干燥收缩变形也越大，且收缩延续时间越长，混凝土保温养护不到位，则会使混凝土早期收缩加剧。

1.4 温度裂缝

由于外界温度变化，使混凝土产生胀缩变形，当产生的混凝土内部拉应力超过混凝土抗拉强度极限值时，混凝土便产生温度裂缝。对于一般工业与民用建筑，在夏季屋面受到太阳辐射影响，表面温度最高可达55℃～65℃，而室内温度一般在25℃～35℃；在冬季，屋面温度约为-10℃～-15℃，而室内温度一般为16℃～22℃，即屋面内外将有25℃～30℃的温差，当屋面保温、隔热达不到节能设计标准时，将导致混凝土构件间（如板、梁、柱等构件）产生温度变形或温度变形差，加之混凝土结构构件有约束存在时，就会导致混凝土出现温度裂缝。

1.5 水化热裂缝

一般多在大体积混凝土或高强混凝土施工过程中，由于混凝土水化热很高，致使混凝土内部温度与混凝土表面温度以及外部环境温度相差较大，加之有约束的存在，就会产生水化热裂缝。通常情况下，大体积混凝土当混凝土内部与表面温差超过25℃，混凝土表面温度与环境温度超过15℃时，最高浇筑温度在28℃左右且混凝土断面温度变化梯度较大时，则易出现水化热裂缝。

1.6 地基沉陷裂缝

一般情况下，当混凝土结构主体和基础刚度较大时，其抵抗地基沉陷的能力还是较强的。但当地基处理不满足规范要求时，特别是在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、盐渍土、软弱土等不良场地，仍时常产生地基沉陷（膨胀）裂缝。

1.7 应力集中裂缝

一般多在主体结构建成后出现。混凝土结构应力集中裂缝主要分布在门窗洞口、平面或立面突出凹进以及开结构洞口和结构刚度突变及集中荷载等处。对于预应力钢筋混凝土结构，一般在张拉钢筋锚固端产生的局部压应力集中处产生裂缝。在集中荷载较大的部位易产生劈裂状的裂缝。在预应力结构锚固端的局部承压处，有时出现一条或数条裂缝，并呈放射状。

1.8 冻融裂缝

在寒冷或严寒地区，由于混凝土受潮并遭受多次冻融，造成混凝土裂缝；也可能由于土体冻胀，使混凝土产生裂缝。冻融裂缝的特点是在裂缝附近的混凝土酥松、剥皮、脱落甚至露筋，导致钢筋锈蚀。这种裂缝随着时间的推移，会继续发展而不断恶化。

1.9 钢筋锈蚀裂缝

一般是由于在混凝土中使用外加剂不当（如使用了超量氯离子的外加剂）或混凝土结构处于有腐蚀性气体（或液体）的环境中，以及施工时钢筋保护层过薄，致使混凝土中钢筋生锈膨胀，使混凝土产生裂缝。此外，当混凝土碳化深度超过钢筋保护层时，也会导致钢筋锈蚀膨胀，使混凝土产生裂缝。因钢筋锈蚀导致混凝土产生的裂缝，多为纵向顺筋开展，这种裂缝严重者将破坏钢筋与混凝土之间粘结力。

1.10 碱骨料反应裂缝

这种裂缝是由于混凝土中原材料的水泥、外加剂、混合材料及水中的碱性物质与骨料中的活性物质发生膨胀性的化学反应。碱骨料反应裂缝通常在混凝土浇筑成形若干年后出现，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力而开裂。

1.11 荷载作用裂缝

一般是由于结构物受到荷载作用，导致混凝土内部产生拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，致使混凝土产生裂缝。

1.12 构造裂缝

由于混凝土构造措施不当导致混凝土产生裂缝，例如：①在进深梁上搁置预应力空心板，板端（即支座处）产生转动变形，造成沿板端部平行于进深梁的裂缝；②预应力空心板由于板与板间接缝构造措施和施工处理不当，导致板间接缝出现裂缝；③跨度较大的进深梁，设计按简支计算，但未充分考虑支座实际嵌固负弯矩的作用，而导致梁端顶部出现裂缝；④门窗洞口处，未充分考虑应力集中的影响，造成在门窗洞口角部出现应力集中裂缝；⑤对于某些截面高度较大的梁，由于腰筋间距较大，导致混凝土梁两侧出现枣核形裂缝；⑥在混凝土结构与砌体结构交界处，由于未考虑两种结构体在温度及收缩作用下变形不协调，造成两种结构体系交界处出现裂缝等。

1.13 设计不周裂缝

一般是由于设计考虑不周导致混凝土产生裂缝。例如：将各层阳台混凝土挑梁端部，用混凝土柱相连，导致上部各层部分荷载传到下部挑梁上，造成下层混凝土挑梁顶部出现竖向裂缝；在钢筋混凝土托墙梁上开偏洞，且其距离超过《砌体结构设计规范》的规定，又未采取必要的加强措施，造成混凝土托墙梁出现裂缝；对于截面高度受到限制的跨度较大的钢筋混凝土梁和跨度较大的板，仅重视了承载力极限状态的设计，而忽视了正常使用极限状态刚度和裂缝开展的计算，导致混凝土构件挠度和裂缝宽度超限；对某些可能出现温度和收缩应力集中的部位，未采取加强配筋措施，造成出现温度收缩裂缝等。

2 针对混凝土结构裂缝施工时应注意的问题

2.1 混凝土搅拌站

（1）施工前搅拌站应根据设计要求和施工现场作业条件和环境温度、湿度变化情况，优化配合比，对所用砂、石质量，水泥、外加剂、掺和料品种，以及对水灰比及坍落度都要有明确的要求。

（2）泵送混凝土中外加剂起着不可替代的作用，但外加剂应用不当会直接引起混凝土种种质量问题，并且外加剂的使用也会增大混凝土的收缩。即使是同一厂家、同一牌号、同一强度等级的水泥，因熟料成分比例可能有变，其头一批号的水泥和下一批号的水泥对同一外加剂的适应性都可能不同。因此，厂家要十分重视水泥对外加剂的相容性试验问题。

（3）冬季施工期间，运至工地的混凝土应满足出罐温度的要求。

（4）混凝土在运输过程中，不得随意在罐车中加水或掺加已定混凝土外加剂以外的任何添加剂。

（5）搅拌站应向施工单位提供混凝土的浇灌连续性保证。

2.2 现场施工方

（1）施工方在混凝土到达现场时，必须确定混凝土配合比、强度等数据无误后，方可浇筑。

（2）浇筑时应及时取样，测定混凝土的坍落度及和易性等物理指标，并同时制作相应的混凝土抗压强度试块，对坍落度不符合要求和规范规定应立即停浇。

（3）同一浇筑区域的混凝土，应按先竖向后水平结构的顺序，分层连续浇筑，不同区域则应由远而近浇筑。

（4）当不允许留施工缝时，区域之间、上下层之间的混凝土浇筑间歇时间，不得超过混凝土初凝时间。

（5）当下层混凝土初凝后，浇筑上层混凝土时，应按留施工缝的规定处理。

（6）在浇筑竖向结构混凝土时，布料设备的出口离模板内侧面不应小于50mm，且不得向模板内侧面直冲布料，也不得直冲钢筋骨架。

（7）浇筑水平结构混凝土时，不得在同一处连续布料，应在2～3m范围内水平移动布料。

（8）混凝土浇筑分层厚度，宜为300～500mm。当水平结构的混凝土浇筑厚度超过500mm时，可按1∶6～1∶10的坡度分层浇筑。

（9）振捣泵送混凝土时，振动棒移动间距宜为400mm左右，振捣时间宜为15～30s，且间隔20～30min后，进行第二次复振。

（10）水平结构的混凝土表面，应适时用木抹子磨平搓毛两遍以上。必要时，还应先用铁滚筒滚压两遍以上，以防产生收缩裂缝。

（11）对于有预留洞、预埋件和钢筋太密的部位，应预先制订技术措施，确保顺利布料和振捣密实。

（12）浇筑混凝土楼板时，而管线预埋应深浅适当，并选用符合标准的管材，当板厚小于或者等于80mm，管径大于或等于25mm时，可在板底及板面加一层与管同长的钢丝网，并能保证管底的保护层厚度与板的保护层厚度均等。

（13）混凝土养护：混凝土浇捣完毕后，宜在12h内加以覆盖，视当时的气温决定是否浇水及浇水次数，浇水时应能保持混凝土有足够的湿润，对于采用硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，其浇水养护时间不得小于7d，对掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，其养护时间不得少于14d。

（14）施工缝留置要求：施工缝位置按设计图纸以及《混凝土施工及验收规范》（GB50204-2002）要求留设。施工缝根据具体情况用钢板网或方木卡茬，待下次浇筑混凝土前先凿毛，清除水泥薄膜和松动石子，冲洗干净后在接茬部位刷水泥素浆，以使新旧混凝土紧密结合，避免发生裂缝夹渣现象。

（15）控制施工加载：在混凝土未充分硬化前，钢筋、模板、支撑及水电管材特别是过重的机械不得过早上楼。同时，荷载不得过于集中堆放在板跨中部。

（16）试块留置确定混凝土拆模时间：混凝土浇筑过程中试验工除按规范要求留取混凝土试块外，同时还要留置1～2组同条件试块，以确定混凝土楼板拆模时间及墙模拆模时间。大范围拆模后，尚应在施工荷载集中处板底加一定的钢支撑，并且同上下层支撑对正、垂直。

3 工程案例

3.1 概述

某办公培训大楼为地下一层和地上十二层的混凝土框架结构，建筑面积约11095m2，混凝土设计强度等级为C30～C50，工程于2003年12月底开工，主体于2004年11月底基本完成。该楼主体完工后，部分梁、板及地下室围护墙发现有开裂现象。

3.2 地下室围护墙裂缝

（1）由墙裂缝分布可见，裂缝主要分布在地下室纵轴方向，缝呈斜向或竖向开展，裂缝表面宽0.05～0.20mm。大多数的裂缝表面有白色氢氧化钙结晶，结合现场所取芯样可以判定，大部分的裂缝为贯通性裂缝。

（2）由于地下室混凝土结构纵向长度偏长，未采取有效的措施抵抗混凝土的收缩，加之混凝土设计强度等级高，单位体积水泥用量大以及泵送混凝土流动性大等因素，都使得围护墙混凝土结构产生收缩和温度裂缝。

（3）在地下室外侧墙，而室内未填土作地坪的情况下，由于墙体配筋偏小，窗洞采取的加强措施偏弱，也易使墙体引发裂缝。

（4）地下室墙体裂缝发现于2004年11月份，2005年4月22日在裂缝开展最明显和最严重的部位做了石膏条标记，以观察裂缝发展情况。经过近两个半月的监控，未发现裂缝的进一步发展和新的裂缝出现。

3.3 现浇板裂缝

（1）负一层顶板有两个区格内有裂缝，一间区格内裂缝为平行于⑧轴线的裂缝，另一间区格内裂缝为斜向和靠⑦轴旁开展。从渗漏水线和现场钻芯取样分析，裂缝为贯通性裂缝。

（2）板角区的斜裂缝主要是由于板角区的应力状态较复杂，在温差及收缩变形的条件下，板受两边缘构件的约束，产生约束剪切应力，合成主拉应力，由于主拉应力作用与结构自重及附加荷载作用相迭加，往往在板角缘区域产生垂直于主拉应力方向的斜裂缝。

（3）板边缘靠⑦轴线旁的裂缝，主要是施工时，支座负筋网受到干扰或下沉，且又未及时上提复位等因素造成的。

（4）板跨间平行于⑨轴线的裂缝，一条为施工时留下的施工缝，另二条主要是板混凝土收缩而产生的收缩变形裂缝。

3.4 梁裂缝

（1）负一层至屋面梁各层梁均存在不同程度的裂缝。在开裂梁的数量上九层和十层多于其他层。

（2）裂缝大部分竖向开展，小部分为斜向和不规则开展，少部分梁有顺箍筋向裂缝。裂缝在梁的两侧面开展位置大多不对应。

（3）裂缝表面宽0.05～0.25mm。经对各层梁裂缝开展较严重的部位骑缝钻芯检查，表明绝大多数裂缝为表层的，裂缝一般深0～65mm，但也有个别梁裂缝为贯通性的，如八层顶梁（2/A-B）和十层顶梁（1/A-B）。

（4）地下室施工时为2004年3月份，当时最低气温6℃左右，而施工至屋面时已至7月下旬，气温最高约35℃。由此可见从地下室施工至屋面气温变化约30℃，而各层梁裂缝开展并没有随气温上升呈增加或减少的趋势。

（5）该楼各层施工时沉降量数据显示，未发现有异常的沉降变化，主体工程基本完工时，最大的累计沉降量为24mm，总体平均为17.2mm。另据分布在楼体不同位置的沉降点数据显示，沉降量大致是均匀的。

（6）从各层梁的裂缝分布可见，大多数裂缝开展无规律性，且裂缝多为表层的，这主要是由于混凝土表层失去水分过快，引起表面混凝土干缩，产生裂缝。根据有关资料记载，当风速为7m/s时，水分的蒸发速度为无风时的2倍，混凝土构件有强风吹时，其表面极易蒸发脱水，于是容易因急剧干缩而引发裂缝

[1]混凝土结构与砌体结构.中国建材工业出版社，2004.1.

[2]混凝土结构的裂缝与对策.机械工业出版社，2006.6.

[3]常用建筑材料与结构工程检测.黄河水利出版社，2002.12.

[4]混凝土工程裂缝分析与控制.中国铁道出版社，2002.5.

郑德安（1962-），男，高级工程师，主要从事工程质量检测工作。

E-mail：zda2004@sohu.com