混凝土结构裂缝的产生因素及控制措施

邹丽娜,马鸿飞,于 爽

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司 ,黑龙江 齐齐哈尔 161005）

混凝土结构裂缝的产生因素及控制措施

邹丽娜,马鸿飞,于 爽

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司 ,黑龙江 齐齐哈尔 161005）

文章主要介绍了水工混凝土结构裂缝的产生因素，从混凝土配合比设计、配置用料浇注方法、温度监测等反面方面,提出了裂缝产生控制措施。

混凝土；结构裂缝；产生因素；控制措施

1 混凝土结构裂缝

混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20%左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右。所以，混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能很好地解决。国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。不同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽不完全一致，但基本相同。科学的要求是将其有害程度控制在允许范围之内。根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化（温度、湿度、地基变形）引起的约占80%以上，属于荷载引起的约占20%左右。在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩）是其施工技术的关键问题。

迄今为止，在设计时几乎所有的混凝土都允许一定范围内开裂，从结构设计的安全性方面讲，这是没有问题的。但问题的关键在于一旦出现裂缝，在各种外力的作用下，尤其是水下结构，在高水头的水压力以及侵蚀性媒介对裂缝的破坏性作用，可能会造成结构设计允许开裂的裂缝进一步扩张和蔓延。

2 裂缝产生的因素

1）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。

2）混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。

3）在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝

4）当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨涨，体积增大3倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。

6）在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发较过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

7）构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。

8）当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

9）当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大的多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

3 裂缝控制的系列措施

1）为了减少水泥用量，降低混凝土浇筑块体的温度升高。经设计单位同意，可利用混凝土60 d后期强度，作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。

2）混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。

3）配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等，掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险，又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施；同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。

4）混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合下列规定：①混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600 mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400 mm。②分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，层面应按施工缝处理。

5）混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：①当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施。②当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。

6）混凝土振捣要密实，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要，在过去许多工程的施工和管理中，对养护的重要性没有充分的认识。

7）掺合料及外加剂的使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的15%，降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少10%拌和用水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂，反之凝结时间过早，将影响混凝土浇筑面的粘结，易出现层间缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝，宦加膨胀剂。国内常用的膨胀剂有UEA，EAS、特密斯等型号。

8）大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进的测温方法，如有经验也可采用简易测温方法。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果。为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

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2011-02-15