混凝土裂缝成因和预防措施浅析

任晓光， 王增磊

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

1 混凝土裂缝类型

混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、水泥、砂子、石子以及存留其中的气体和水分组成。在温度变化的条件下，在硬化过程中，会产生体积变形。由于各种材料的线膨胀系数不同，由互相约束而产生初始压应力、拉应力或剪应力，造成在骨料与水泥石的粘结面上或水泥石本身之间出现肉眼难以看到的细微裂缝，一般称之为微裂缝。这种裂缝的分布是不规则的，且不连贯，但在荷载或进一步的温度作用下，或在干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可以看到的裂缝。微裂缝在混凝土中是不可避免的，对使用影响不大。钢筋混凝土规范明确规定:结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中，应尽可能采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。

裂缝的类型主要有以下3种:塑性裂缝，干缩裂缝，温度裂缝。

2 塑性裂缝成因与预防措施

2.1 特征

一般出现在结构表面，形状不规则，且长短不一，类似干燥后的泥浆面。塑性裂缝大都出现在混凝土浇筑初期，一般在浇筑几小时之后出现。当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高，而气候又很干燥时，便会出现塑性裂缝。这种裂缝在工程中出现较多。塑性收缩裂缝多出现在暴露于空气中的混凝土表面。裂缝较浅，长短不一，短的仅 20～30 cm，长的可达 2～3m，宽 l～5 mm。 裂缝互不连贯，类似干燥的泥浆面。

2.2 成因

多是由于混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖，受到风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，体积急剧收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形能力，因而开裂。另外，使用收缩率较大的水泥和使用过量的细砂和粉砂以及水灰比过大、模板过于干燥也会导致塑性裂缝。

2.3 预防措施

防止出现塑性裂缝的原理:①降低混凝土表面游离水的蒸发速度;②减小混凝土的面层干缩；③增大混凝土面层早期抗裂强度。影响混凝土塑性裂缝的主要因素与防止措施有:

1）选用于缩较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥,严格控制水泥用量和掺合料的用量，选用级配良好的砂子和石子。气温较低时，在混凝土中添加促凝剂,以加速混凝土的凝结和强度发展。或加一定量的纤维，如钢纤维、聚丙烯纤维等。

2）浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿透。

3）振捣密实，减少混凝土的收缩量。

4）混凝土浇筑后，在初凝前完成抹平工作，终凝前完成压光工作。抹光后及时用潮湿的草袋或塑料薄膜覆盖，认真养护，也可喷涂混凝土养护剂。

5）在气温高、风速大、干燥的天气施工时，加挡风设施。混凝土浇筑后应及早进行喷水养护，使其保持湿润。大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。在炎热季节，需加强表面的抹压和养护，必要时加设遮阳挡风及喷雾设施等。

3 干缩裂缝成因与预防措施

3.1 特征

一般处于结构的表面,缝宽较细,多在0.05～0.20 mm之间，其走向纵横交错，没有规律性。较薄的梁板构件的干缩裂缝多沿短边方向分布；整体性结构的干缩裂缝多发生在截面变化处；预制构件的干缩裂缝多发生在箍筋位置。干缩裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后，在表层和侧面出现，并随温度和湿度变化而逐渐发展。

3.2 成因

一般缘于养护不当。在风吹日晒下，混凝土表面水分散失过快，体积迅速收缩，而内部温度变化小，收缩小，表面的收缩变形受到内部混凝土的约束，产生拉应力，引起混凝土表面裂缝，或者构件因水分蒸发而产生体积收缩，受到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。另外，采用含泥量大的粉砂、施工中振捣过度使混凝土表面形成水泥含量较多的砂浆层，也容易产生干缩裂缝。

3.3 预防措施

1）选择适合的水泥品种和用量:一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为:矿渣水泥、普通水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度来看,宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。

2）混凝土的干缩受用水量影响很大，在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比。综合水泥用量和用水量来考虑，水灰比越大，干燥收缩越大。因此，在混凝土配合比设计中应尽可能混凝土的用水量控制在170 kg/m3以下,对于浇筑墙体和板材的单方混凝土用水量的按制尤为重要。特别值得注意的是，施工混凝土的用水量绝对不允许大于配合比设计给定的用水量。

3）矿渣、火山灰等粉状混合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干缩值，但是质量好，含有大量球形颗粒的一级粉煤灰,由于内比表面积小，需水量少，故能降低湿混凝土干缩值。

4）掺加减水剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干缩值，但是对于某些减水剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干缩的趋势。因此，要选用干燥收缩小的外加剂。

5）混凝土浇筑面受到风吹日晒,表面干燥过快，受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温、保湿养护,对减少干燥收缩有一定的作用。

4 温度裂缝成因与预防措施

4.1 特征

一般走向无一定规律。梁、板类长度尺寸较大的构件，裂缝多平行于短边；大面积的构件，裂缝常纵横交错；深入的和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现，中间较密，裂缝宽度一般在0.5～10mm之间。热胀引起的温度缝是中间粗，两端细。冷缩裂缝的粗细变化不太明显，其宽度在0.5mm以下，且从上至下没有太大变化。温度裂缝大多发生在施工的中后期，缝宽受温度变化影响较明显。

4.2 成因

多缘于较大温差。水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的前7天内，一般每克水泥可以放出502 J的热量,如果以水泥用量350～550 kg／m3来计算，每m3混凝土将放出17 500～27 500 kJ的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右.甚至更高）。混凝土土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。温度应力和温度差成正比。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝。这种裂缝初期出现时很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。

4.3 预防措施

1）混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。

2）应考虑选择粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥或复合水泥，对于体积较大的结构，应优先选择中热水泥甚至低热水泥。

3）可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。将水泥用量尽量控制在450 kg/m3以下。如果强度允许，可采用掺加粉煤灰来调整。

4）在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、引气的外加剂,可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时,还可以降低水化热，推迟放热峰的出现时间，因而减少温度裂缝。

5）对于大体积混凝土，应控制混凝土料的入模温度。掌握好浇筑的时间。加强养护，一般在浇筑完成后，对混凝土表面进行覆盖，并进行测温跟踪，以保证混援土内外温差不超过25℃,否则应立即采取措施来改善。