混凝土裂缝原因与防治措施

梁永梅 袁河国 闫军伟

1 概述

混凝土是当前应用很广泛的一种建筑材料，它是由胶结材料(如水泥)、集料(也称骨料)和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土承受荷载的能力较大，耐久性可塑性好，但是由于混凝土的匀质性较差，抗拉强度较低，又有膨胀、收缩、徐变等特性，因此在实际工程中，往往由于设计不当、施工马虎、使用不当等原因，致使混凝土结构出现不同程度的裂缝，给结构造成不同程度的损伤，降低了钢筋混凝土的承载能力、耐久性和抗渗性能，影响了建筑物的正常使用，有些裂缝则危及结构的安全，甚至造成建筑的严重破坏和倒塌。

2 混凝土裂缝产生的原因

2.1 设计原因

1)概念设计不周全导致混凝土产生裂缝。2)混凝土构造措施不当导致混凝土产生裂缝。3)设计中未充分考虑混凝土临时荷载、温度应力、收缩变形等因素，导致变形不协调从而产生裂缝。4)设计中未充分考虑结构的断面突变而产生的应力集中。5)设计中对构件施加预应力不当造成构件裂缝(如偏心、应力过大等)。6)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝。7)设计平面尺寸不规则，沿宽度尺寸较大的薄弱部位会产生裂缝。

2.2 材料、配合比原因

1)水泥的细度越细，混凝土越容易开裂。这是由于细度大的水泥水化快且充分，容易产生较大的水的消耗及产生较多的易于干燥收缩的凝胶和其他水化物，易引起混凝土的自干燥收缩。2)水泥品种的影响。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。3)石子含泥量越高混凝土越容易开裂。这是由于石子表面所带的泥分妨碍了石子与砂浆之间的咬合粘结，弱化了石子的界面结构，降低了界面强度，也就是降低了混凝土的强度特别是降低了抗拉强度。因而在相同收缩应变的情况下石子含泥量高的混凝土更容易开裂。4)配合比设计原因。设计中水泥等级或品种选择不当、配合比水灰比过大、单方水泥用量大、砂率选择不当、混凝土外加剂掺量或品种选择不当都将导致裂缝的产生。

2.3 施工原因

1)现场浇筑混凝土时，浇筑过快，下层混凝土在硬化初期可能发生沉降，产生横向裂缝。2)振捣工艺不当产生裂缝。振捣不足的部位混凝土构造比较疏松，拆模后易出现蜂窝、麻面;过振部位则是粗骨料下沉，表面泌浆、泌水，中间砂浆富集，亦由表及里发生塑向裂缝和干缩裂缝。3)搅拌不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土)，搅拌不足或过长，拌和后到浇筑时间过长都将导致裂缝的产生。4)养护不足产生裂缝。混凝土浇筑后如不及时养护，易产生塑性收缩裂缝和早期干缩裂缝，特别是水泥用量大的高强度等级混凝土和高温干燥条件下浇筑的平板结构混凝土，如不及时养护，极易出现早期裂缝。5)大体积混凝土施工时对水量计算不准、现场混凝土降温或保温工作做不到位引起混凝土温度过高和内外温差过大，混凝土会产生温度裂缝。6)混凝土保护层过厚或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。7)模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当容易引起混凝土开裂。

2.4 外界因素

构筑物基础不均匀沉降、使用荷载超过设计荷载、野蛮装修、随意拆除承重墙或凿洞、不可抗拒的意外事件(如火灾、轻度地震等)以及酸、碱、盐的侵蚀都将引起混凝土开裂。

3 混凝土裂缝的防治措施

3.1 设计方面

1)设计时充分考虑临时荷载、温度变化、收缩变形等因素对混凝土结构的影响。2)大型建筑中为减少施工过程中由于混凝土收缩对结构开裂的可能性，应正确处理好构件中“抗”与“放”的关系，灵活地运用“抗”“放”结合或以“抗”为主或以“放”为主的设计原则来选择结构方案和使用的材料。3)设计中应在预应力可能产生裂缝的部位(特别是楼面、现浇板、墙板等薄壁构件)配置足够的钢筋或设置诱导缝。4)合理控制裂缝最大宽度。5)设计中应尽量避免结构断面突变所带来的应力集中。

3.2 材料的选择、配合比方面

1)水泥。根据结构的要求选择合适的混凝土等级及水泥品种、等级。宜用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥;对大体积混凝土，应尽量选用低热或中热水泥，降低水化热。2)骨料。尽可能选择非活性骨料，粗骨料应选用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率和含砂率小的石料;细骨料宜选用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂，以提高混凝土抗裂强度。3)拌和混凝土用水。拌和混凝土用水可采用自来水或不含有有害杂质的天然水，不得使用污水搅拌混凝土。4)外加剂。外加剂可改善混凝土的和易性，调节凝结时间，提高强度，改善耐久性。应根据目前混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适用性等因素，通过实验确定其品种和掺量。5)掺合料。在混凝土中掺入掺合料可节约水泥，改善混凝土的性能。6)配合比设计。影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，最重要的是控制水泥用量和混凝土水灰比两个环节。a.水泥用量。在满足混凝土强度要求的情况下，宜尽量降低水泥用量。普通强度等级的混凝土水泥宜用150 kg/m2～450 kg/m2;高强度混凝土中水泥及掺合料总量不宜大于550 kg/m2。b.水灰比。水灰比适当，除采取特殊措施的情况下宜小于0.55 m2。

3.3 施工方面

1)加强混凝土的浇筑振捣，提高密实度。2)加强混凝土的早期养护。刚浇筑完的混凝土要及时覆盖，防止脱水过早而产生收缩裂缝。一般在浇筑完毕后12 h～18 h内立即开始养护，连续养护时间不少于28 d或设计龄期。在冷天还要注意保温，采用蒸养或干热养护的混凝土，一定要控制预热、升温、等温、降温的温度要求，避免过早脱模。3)对于大体积混凝土工程，为了减少温度应力，最好选用矿渣水泥等水化热低的水泥配制混凝土，同时，可以适当掺一些缓凝型减水剂，也可以用粉煤灰代替一部分水泥，或可采取降低混凝土水化升温的措施;对于大面积混凝土施工可采取分段间隔浇筑措施，并预留后浇施工缝。4)炎热天气施工时应减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。5)模板构造要合理，防止模板间变形不同而造成混凝土开裂。其次模板和支架要有足够强度和刚度，要合理掌握拆模时间，既不能过早也不宜过晚，使混凝土强度达到龄期要求。6)混凝土的降温保温措施。为了减少温度应力，最好选用矿渣水泥等水化热低的水泥配制混凝土，同时，可以适当掺一些缓凝型减水剂，也可以用粉煤灰代替一部分水泥。7)严格控制施工临时荷载，构件堆放、运输吊装时保持支承和吊点位置正确稳定，避免振动碰撞。8)严格控制板面负筋的保护层厚度，现浇板负筋一般放置在支座梁钢筋上面，与梁筋应绑扎在一起。

4 结语

由于设计、施工、使用过程中存在的某些不足，也由于混凝土内在原因及温度变形、湿度变化、地基不均匀沉陷变形的影响，混凝土结构难免发生各种类型的裂缝。但只要严格执行施工操作规程和技术要求，在施工中切实抓好基层强度、混凝土的配合比设计、施工工艺、混凝土的养护等各个环节，通过改善混凝土的质量和采取有效的防治措施，混凝土的裂缝现象是可以避免的。

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