混凝土施工裂缝原因及其防治措施

李欣

（黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆163319）

一、裂缝产生的成因分析

1.非施工因素

(1)设计因素。①由于借用地质报告造成差错,地基钻探勘测不准,业余设计者错误设计。②图纸采用梁平法,表达较简单,施工单位若素质较差,则不理解。如某小区在客厅的楼板上有一条与整个房屋长向的垂直裂缝且贯穿。原以为是温度收缩裂缝,经仔细分析。由于下面是地下车库的一道墙,主体下沉与楼板收紧,产生应力而造成裂缝。

(2)环境因素。混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化,或水泥水化热使混凝土温度发生变化时,钢筋混凝土结构就产生温度变形。而建筑物中的结构构件在温度变形和约束的共同作用下,产生温度应力,当这种应力超过混凝土的抗裂强度时,就产生温度裂缝。如:自防水屋面板上的裂缝;大体积混凝土的裂缝。温度裂缝的特征:裂缝的宽度大小不一,但每一条裂缝宽度变化不大,裂缝宽度随着温度变化而变化。一般会出现表面的、较深的或贯穿性裂缝。其中表层裂缝的方向一般无规律性;较深的或贯穿裂缝走向,往往与主筋方向平行或接近平行。普通钢筋混凝土的裂缝不一定都是质量问题,只要裂缝宽度符合规范规定,都属正常情况。但对宽度超过规范规定,或降低构件的承载能力,或有失稳破坏可能,或影响耐久性等方面的裂缝等都应认真分析,慎重处理。

2.施工因素。(1)材料质量控制不当,现实行商品混凝土,有时由于商品混凝土运输车辆烦忙,送到工地时混凝土已到初凝,使用后产生了构件裂缝。我们要控制材料质量和混凝土坍落度、配合比设计及相关性能指标。(2)施工过程控制不当,浇砼时失误造成坍落度等控制不好或碰着下雨,产生裂缝、麻面、蜂窝"炒米糖"等状态。我们要严格施工过程的控制,遵循施工工艺流程。另外施工养护不良时,混凝土表面干燥过快,而内部温度变化小,表面收缩变形受到收缩慢的内部混凝土约束,因此,在构件表面产生较大的拉应力,当拉应力力混凝土的极限抗拉强度时,即产生干缩裂缝。

二、温度应力的分析

1.根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。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起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上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迭加。

2.根据温度应力引起的原因可分为两类：（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，转换层其结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。

三、温度的控制和防止裂缝的措施

1.为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下：（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

2.改善约束条件的措施是：（1）合理地分缝分块；（2）避免基础过大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；3.避免裂缝的方法

（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩.许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

4.裂缝处理的方法

（1）表面修补:常用的方法有压实抹平,涂抹环氧粘结剂,喷涂水泥砂浆或细石混凝土,压抹环氧胶泥,环氧树脂粘贴下班丝布,增加整体面层,钢锚栓缝合等。

（2）局部修复法:常用的方法有充填法、预应力法,部分凿除重新浇筑混凝土等。

（3）水泥压力灌浆法:适用于缝补宽度≥0.5mm的稳定裂缝。

（4）化学灌浆:可灌入缝宽≥0.05mm的裂缝。

（5）减少结构内力:常用的方法有卸荷或控制荷载,设置卸荷结构,增设支点或支撑。改简支梁为连续梁等。

（6）结构补强:常用的方法有增加钢筋,加厚板,外包钢筋混凝土,外包钢,粘贴钢板,预应力补强体系等。

（7）改变结构方案,加强整体刚度。例如:框架裂缝采用增设隔板深梁法处理。

（8）其它方法:常用方法有拆除重做,改善结构使用条件,通过试验或分析论证不作处理等。

结束语。以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

[1]俞昌铭.热传导及其数值分析.北京,肖华大学出版社，1982.

[2]王甲春，阎培渝.概率方法在混凝土结构早期开裂风险评价中的应用.建筑技术，2005,(4).