混凝土裂缝的成因及预防措施

王福虎

混凝土在建筑业中是最广、用量最大的建筑材料之一。混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在现实的施工中由于混凝土本身变形及所受约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微裂缝。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，即混凝土工程中的裂缝。尽管在设计、施工过程中采取各种措施，小心谨慎，但在实际工程中混凝土裂缝仍时有发生，混凝土裂缝越来越引起各方的关注。如何消除、维护和修理，确保其安全运行，是设计和施工人员所要重视的技术问题。本文就施工中混凝土裂缝的形成原因及其处理、预防措施作些探讨。

1 混凝土裂缝形成的原因

混凝土裂缝形成的原因复杂而繁多，大致可分如下几种:

1)结构和材料引起的裂缝。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用原材料不均匀，混凝土外加剂、掺合料选择不当或掺量不当，会增加混凝土的收缩，导致结构出现裂缝。

2)荷载引起的裂缝。混凝土结构在外部荷载作用下产生的裂缝。结构受荷载后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。

3)温度变化引起的裂缝。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，由于受到基础或老混凝土的约束，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。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。

4)无荷载变形裂缝。混凝土受外部环境的影响(气温、水化热、太阳辐射热作用等)和自身材料的特性而发生的变形在受到约束时产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度所出现的裂缝。这种裂缝会随温度的变化而变化，冬季的裂缝会窄一点，夏季宽一些。

5)基础不均匀沉降引起的裂缝。由于地质勘察精度不够，试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大、基础分期建造、地基冻胀、基础置于滑坡体、原有地基条件变化等原因，使基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

6)养护不当造成的裂缝。混凝土施工现场养护措施不到位，引起混凝土早期脱水，导致混凝土的收缩裂缝。

2 温度应力分析

温度应力的形成过程可分为以下3个阶段:

1)早期，自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30 d。这个阶段的特征是水泥放出大量的水化热，并且混凝土弹性模量急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

2)中期，自水泥放热作用基本结束时开始至混凝土冷却到稳定温度时为止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却以及外界气温的变化而引起，这些应力与早期所形成的残余应力相叠加。此期间混凝土的弹性模量变化不大。

3)晚期，混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相叠加。

3 裂缝的补救及预防措施

3． 1 裂缝的补救

裂缝修补方法主要有表面抹浆法、灌浆法等。表面抹浆法适用于处理微细裂缝(裂缝宽度小于0．3 mm)，采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及渗透性防水剂等，涂刷于裂缝表面，达到恢复其防水性和耐久性的目的。灌浆法是将树脂浆液、水泥浆液或聚合物水泥浆液等灌入裂缝内部，达到恢复结构整体性、耐久性和防水性的目的，适用于修补宽度较大(＞0．3 mm)、深度较深的裂缝，尤其是受力裂缝。

3． 2 裂缝的预防措施

3．2．1 材料选择

1)应选用水化热较低的水泥，根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种和等级，尽量避免采用早强高的水泥;2)粗集料应用表面粗糙、质地坚硬的石料，并应级配良好、空隙率小、无碱性反应，有害物质及黏土含量不超过规定;3)细集料应用颗粒较粗、空隙率较小、含泥量较低的中砂;4)采用掺合料和混凝土外加剂，可以明显起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用;5)正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果，应通过大量的实验确定膨胀剂的最佳掺量。

3．2．2 设计方面

1)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中，如因结构或造型方面等而不得已时，应充分考虑采用加强措施。2)控制建筑物的长高比。建筑物的长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。3)合理调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。4)减少地基的不均匀沉降。可以采取调整基础的埋置深度、不同的地基计算强度和不同的垫层厚度等措施来调整地基的不均匀变形。5)正确地设置沉降缝。沉降缝的位置和缝宽的选定应合适，构造要合理，可以和其结构缝合并设置。6)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，同样也可以和其他结构缝合并使用。7)积极采用补偿收缩混凝土技术。在混凝土裂缝中，很多是由于混凝土收缩而造成的。这种情况可采用在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。

3．2．3 施工现场操作

1)混凝土浇筑时振捣应均匀、适度，这样才能防止离析现象。2)混凝土养护应按规范要求做好养护工作，以保证新浇混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。3)加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后，监理单位应及时通知勘察及设计单位到现场验收。对于较复杂的地基，设计单位在基坑开挖后应要求勘察单位补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经联合验收合格后，方可进行下一步施工。4)合理安排施工顺序。当相邻建筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基。一般应先施工重、高部分，后施工轻、低部分。5)避免在雨中或大风中浇筑混凝土，温度高时浇筑应减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热，在寒冷季节应对长期暴露在外的混凝土浇筑块表面采取保温措施。6)对于地下结构混凝土，应尽量回填土方，这是对减少裂缝有利的措施。

4 结语

本文对混凝土裂缝的成因及补救、预防措施进行了探讨，如何有效地消除混凝土裂缝的影响是设计和施工两个环节加强控制的内容。1)从设计上保证混凝土裂缝在合理的设计控制范围之内;2)在具体施工中对混凝土的各类裂缝要区别对待、认真研究，多分析、多总结，避免混凝土裂缝的出现和发展。

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