谈混凝土的裂缝成因及治理措施

李伟峰

(运城市三A建筑安装有限公司，山西运城 044000)

0 引言

混凝土的裂缝统称为质量通病，经常困扰着工程技术人员。在有关规定中可以允许受拉边缘出现裂缝，构件在开裂状态下工作，但规定了最大裂缝宽度限值，若是在设计及施工中采取合理的措施，很多裂缝是可以克服和控制的。

1 混凝土自身结构特性及影响因素

就混凝土自身性质在建筑材料中由于它属于一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形也只有0.6×104～1.0×104，长期加荷时的极限拉伸变形也只有1.2×104～2.0×104，所以多用于承压构件。混凝土是由水、水泥、砂子、石子组成的人造石材，是一种多相复合材料，在混凝土胶凝材料反应过程中由于凝胶、孔隙和界面初始微裂缝等原因，在外力作用下混凝土产生塑性变形。而且混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源，在荷载作用下微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极其严重的影响。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是呈不均匀性，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋来承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构出现了拉应力，则须依靠混凝土自身来承担。

2 原因分析

实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，比如:温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分为如下几种。

2.1 外荷载引起裂缝

1)设计计算阶段、计算模型不够合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。

2)施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制构件受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工。

2.2 温度裂缝

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，由于受到基础或原有混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

2.3 收缩裂缝

收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝土的性能有很大影响。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。

2.4 塑性裂缝

塑性裂缝根据成因的原理分为塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝。

3 质量控制及措施

1)人的因素。制作混凝土必须是内行人士，懂得混凝土的性质、制作工艺、施工过程中的重点控制时间点及混凝土施工完成后后期的养护制度，若是大体积混凝土、冬季或夏季施工等特殊混凝土施工时要制定相关措施制度，落实到人;要坚持理论与实际相结合的原则，对相关数据进行认真的分析，实际当中往往存在数据造假的现象，当出现问题时就造成了没有数据可依的情况，特别是制作混凝土配合比设计必须是经验丰富且持证的人员。

2)材料的因素。现场混凝土拌制过程中要严格控制好各种原材料的质量、含泥量、组成比例，重视混凝土的和易性、流动性，重视原材料的材质质量及级配。目前在一、二线城市文明建设要求，市区施工现场不能有自拌混凝土，同时现场自拌混凝土质量不易保证并且还存在原材料的浪费，造就了现在大多数城市出现了商品混凝土厂家;为确保商品混凝土的质量，采购方要对商品混凝土厂家进行考察，特别是对原材料的产地、级配、材质质量、外加剂质量的考察。要严格控制原材料质量、含泥量、级配、外加剂的含量、水质及水的含量及混凝土配合比。

3)机械及方法的因素。混凝土的制作分为人工拌制和机械拌制，机械搅拌机又分为自落式搅拌机和强制式搅拌机。人工拌制要严格控制好搅拌次数及用水量;机械搅拌机施工过程中要控制好搅拌时间及用水量、投放物料施工顺序。在混凝土拌制过程中国家规范规定以重量计为准，但是现场拌制混凝土多数存在以质量比换算成体积比的方法来施工，这就导致混凝土配合比发生了变化，造成拌制的混凝土没有科学依据。

4)环境的因素。环境方面主要是在大气温度和湿度两方面防止裂缝。a.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，在大体积混凝土施工中可减少水化热含量。b.控制搅拌混凝土时加水量及水的温度。c.热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度及分层浇筑时间点，最好控制在500 mm以内，以便于表面散热;第二层浇筑必须在第一段混凝土初凝前浇筑完毕。d.根据混凝土浇筑面积，在混凝土上中下部设置一定数量测温管，定时测定内外温度，前4 d每2 h测一次，5 d～7 d每4 h测一次，8 d～15 d每天测一次，并及时记录，确保混凝土内外温差控制在25℃以内，做到及时观察，出现温度超偏，可通过调整养护方式来降低温差。

5)规定合理的拆模时间，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度，加强保温养护措施，现场通常采取的措施为混凝土浇筑后先覆盖一层塑料薄膜，用麻袋装锯末，厚度80 mm～100 mm进行中层覆盖，最后覆盖1层～2层100 mm厚岩棉被。

6)夏季施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面及侧边，设置专人洒水养护时间不少于14 d，有条件的应对基础侧边进行覆土掩盖，避免内部水分蒸发过快，产生裂缝。

4 对问题的处理

1)裂缝处理一般程序:裂缝调查→裂缝原因分析和分类评判→裂缝危害性评定→裂缝处理补强→裂缝处理检查。

2)裂缝分类:混凝土结构裂缝，按深度可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种;按裂缝开度变化可分为死缝、活缝、增长缝三种;按产生原因可分为变形裂缝、结构性裂缝两种。

3)按可靠性等级划分为四级，将混凝土裂缝作为一个子项鉴定评级，分为 a，b，c，d四级，其中 a，b两级不必处理;c级影响安全或影响正常使用，应采取措施;d级危及安全或不能正常使用，必须处理。

4)依据大体积混凝土裂缝分类及评判标准裂缝分为四类:Ⅰ类:一般缝宽δ＜0.2 mm，缝深h≤30 cm，性状表现为龟裂或呈细微规则性。多由于干缩、沉缩所产生，对结构应力、耐久性和安全基本无影响;Ⅱ类:表面(浅层)裂缝，一般缝宽0.2 mm≤δ＜0.3 mm，缝深30 cm ＜h≤100 cm，平面缝长3 m ＜L＜5 m，呈规则状。多由于气温骤降期温度冲击且保温不善等形成。视裂缝所在部位对结构应力、耐久性和安全运行有一定程度影响;Ⅲ类:表面深层裂缝，缝宽100 cm＜h≤500 cm，缝长大于500 cm，或平面不小于1/3坝块宽度，侧面大于1个～2个浇筑层厚，呈规则状。多由于内外温差过大或较大的气温骤降冲击且保温不善等形成。对结构应力、稳定、耐久性和安全有较大影响;Ⅳ类:缝宽 δ＞0.5 mm，缝深大于500 cm，侧(立)面长度h＞500 cm，若从基础向开裂，且平面上贯穿全仓，则称为基础贯穿裂缝，否则称为贯穿裂缝。这种裂缝主要由于基础温差超过设计标准，或在基础约束区受较大气温骤降冲击产生的裂缝在后期降温中继续发展等原因而形成。它使结构受力、耐久性和稳定安全系数降到临界值或其下。

5)常用检测方法:小体积薄壁结构内部缺陷检查，宜以无损检测为主。对于大体积混凝土结构内部质量缺陷可采用超声波、扫描等无损检查(测)法，必要时，可采用钻孔取芯、压水、压气等方法进行局部破坏性检查(测)。

6)裂缝参数:发现时间、位置、数量、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝形状、裂缝走向、裂缝发展状况、缝面渗水(包括冷缝、施工缝渗水)、钢筋锈蚀、析出物及析出物化学成分等。

7)裂缝处理的一般原则:气泡、麻面、蜂窝、缺损等表面缺陷，原则上宜在拆模检查后及时处理;结构性裂缝，应首先消除产生裂缝原因。对因基础变形产生的上部混凝土结构裂缝，应首先进行基础处理或者最好待裂缝稳定后，然后再进行上部结构裂缝处理。对荷载敏感的结构裂缝，应首先卸载或减少荷载后，再进行相应裂缝处理。对仍处于活动状态的裂缝，宜用柔性材料处理。裂缝处理后应保证结构原有的承载能力、整体性以及防水抗渗性能。处理时要考虑温度、收缩应力较长时间的影响，以免处理后再出现新的裂缝。在处理裂缝前应认真仔细观察裂缝的变化，寻找裂缝变化规律，以此作为选择处理方法的依据。

8)处理方法:a.对于一般质量缺陷修补时对不符合要求的混凝土应清除松动碎块、残碴至母体密实面，凿成斜坡，再用高压风水冲洗干净，然后涂一层界面剂，再用微膨胀预缩水泥砂浆或环氧砂浆或丙乳砂浆处理。有外观要求的表面，最后再用与母体颜色相近的丙乳砂浆收面。对于空径不小于20 mm，深度不小于50 mm的空洞，应浇筑高于母体一级标号的混凝土。b.对混凝土结构内部质量缺陷，原则上采用灌浆法处理。灌浆材料可分别选用普通水泥浆材、超细水泥浆材、改性水泥浆材、膨胀水泥浆材、环氧类浆液等材料，并合理确定浆液浓度、灌浆压力等灌浆参数和施工工艺。对于确定需要加固或特殊处理的缺陷，应进行专题论证后，严格按设计要求进行处理。c.对于Ⅰ类裂缝，视裂缝位置、对结构安全性及结构防水性、耐久性的影响程度等，进行相应表面处理。处理措施可以为表面涂刷、缝口凿槽嵌缝。凿槽嵌缝材料一般为环氧砂浆或微膨胀预缩水泥砂浆或丙乳砂浆。d.对于Ⅱ类裂缝，视裂缝所在部位可选用喷涂法、粘贴法、充填法和灌浆法处理。e.对于Ⅲ，Ⅳ类裂缝，采取相应综合补强加固或特殊处理。补强加固方法有预应力法、粘贴钢板或玻璃钢法、粘贴碳纤维布、增加断面法与充填法和灌浆法等结合。

5 结语

本文中作者根据自己多年的工程实际经验并结合相关验收标准论述了混凝土的性质、产生的原因、裂缝鉴别标准及裂缝处理原则和方法，由于实际经验及理论知识有限，难免有欠缺之处，恳请同仁提出宝贵意见及建议。

［1］GB 50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.

［2］TGP S11-1998，混凝土裂缝评判和处理规定［S］.

［3］JGJ 63-2006，混凝土用水标准［S］.

［4］DL/T 5113.1-2005，水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准［S］.

［5］SL 230-98，混凝土坝养护修理规程［S］.

［6］GB 50010-2002，混凝土结构设计规范［S］.

［7］GBJ 144-90，工业厂房可靠性鉴定标准［S］.