浅谈钢筋混凝土结构收缩裂缝成因及防治措施

郭逢春

（东莞市清溪镇人民政府规划建设办公室，广东 东莞 523660）

1 混凝土收缩裂缝的理论分析

混凝土是通过水泥和水的水化作用将松散的砂石骨料胶合在一起而形成的人工石体。其中含有大量空隙、粗孔及毛细孔，并存在液态水。这些水分中的物理化学反应，结合水在空气中的蒸发必然会引起显著的体积压缩，称为混凝土材料的固有特性。混凝土收缩分为以下几种：自生收缩、碳化收缩、干缩和塑性收缩。混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩（即为化学结合水和水泥的化合结果）称为自生收缩；大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩称为碳化收缩，水泥石在干燥的环境下所产生的收缩称为干缩，混凝土浇筑后4-15h左右，即在初凝过程中，水泥水化反应激烈，常出现泌水和水份急剧蒸发的现象，引起失水收缩，称为塑性收缩。塑性收缩量级较大，在施工工艺或养护不良的部位极易出现早期裂缝。混凝土的收缩裂缝主要是由混凝土非荷载下的变形引起的。影响混凝土的非荷载变形的因素包括化学减缩、干缩变形和温度变化等三种。其中干缩变形最为主要。

1.1 化学减缩引起的收缩裂缝

混凝土在硬化过程中，由于水泥水化生成物的固体体积小于水化前反应物的总体积，从而致使混凝土产生体积收缩。这种化学减缩对于混凝土而言是不可恢复的，其收缩量随着混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在4d内逐渐稳定。混凝土的化学收缩值虽然只有1%,且对混凝土结构没有破坏作用,但是在混凝土的内部可产生微细裂缝,即为化学减缩裂缝。

1.2 干缩变形引起的收缩裂缝

混凝土会因周围环境温度的变化而发生干缩的现象。这是由于混凝土中水分发生了变化而导致的。混凝土中的水主要有三种：自由水（即孔隙水）、毛细管水及凝胶粒子表面的吸附水等。干缩变形引起的收缩裂缝与钢筋平行,中间宽、两头细,这种裂缝一般发生在终凝前。除了混凝土中水化作用和水分蒸发作用而产生收缩变形以外,产生干缩裂缝的另一因素是由于施工养护不良,表面干燥过快而内部湿度变化小,表面吸附变形受到收缩慢的内部混凝土的约束,因此在构件表面产生较大的拉应力,即干缩应力。当干缩应力超过混凝土极限抗拉强度时,则表面被拉裂而产生干缩裂缝。影响混凝土的干缩变形的因素。

1.2.1 水泥的用量、细度及品种的影响。由于混凝土的变形主要由混凝土中水泥的干缩引起，而骨料对于干缩具有制约作用，因此在水灰比不变的情况下，混凝土中水泥浆量愈多，混凝土干缩率愈大。水泥颗粒愈细，干缩也愈大。采用按混合材料的硅酸盐水泥配置的混凝土，比用普通水泥配置的混凝土干缩率大。其中火山灰水泥混凝土的干缩率最大，粉煤灰水泥混凝土的干缩率最小。

1.2.3 水灰比的影响

当混凝土中的水泥用量不变时，混凝土的干缩率随水灰比的增大而增大，塑性混凝土的干缩率较干硬性混凝土的干缩率大的多。混凝土单位用水量的多少，是影响其干缩率的重要因素。一般用水量平均每增加1%，干缩率约增大2%一3%。

1.2.3 骨料质量的影响

混凝土所用骨料的弹性模量越大，则其干缩率就越小。混凝土采用吸水率较大的骨料，干缩也较大。骨料的含泥量较多时，会增大混凝土的干缩性。骨料粒径较大，级配良好时，由于能减少混凝土中的水泥浆用量，因此混凝土的干缩率会较小。

1.2.4.混凝土施工质量的影响

混凝土浇筑成型密实，并延长养护时间，可推迟干缩变形的发生和发展，但对混凝土的最终干缩率无显著的影响。采用湿热处理养护混凝土，可有效减少混凝土的干缩率。

1.3温度变化引起的收缩裂缝

使混凝土产生裂缝的温度变化方面的因素主要是指，大气温度的变化、使用环境温度的影响以及大体积混凝土施工时产生的大量水化热的作用。当混凝土受热温度在60一100℃ 时就可能发生裂缝，此时混凝土中游离水将大量蒸发，当温度在100℃ 以上时，水泥石产生收缩变形，而骨料发生膨胀，这就导致水泥石和骨料之间的粘结强度逐渐破坏而产生收缩裂缝。周围气温和湿度的剧烈变化，会使混凝土出现干缩裂缝。温度变化导致的干缩裂缝的发生，还与施工质量、养护质量有关，质量越差，裂缝越易发生。一般在浇捣混凝土后三个月内发生，随着时间的推移，裂缝变形才趋于稳定，这时温度急剧变化，干缩裂缝也不易发生。总的来讲混凝土收缩裂缝的发生，都是因各种因素在混凝土内产生的应力超过混凝土的抗拉极限强度而引起的。这可以通过施工质量及养护质量的改进来减少。

2 防治措施

2.1 化学减缩裂缝防治措施

（1）控制混凝土的化学减缩开裂主要是控制混凝土的泌水量。控制泌水量＜0.3 cm3/cm2，可以控制塑性收缩开裂。配制混凝土时应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减少空隙率和砂率，同时要捣固密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。（2）混凝土浇筑时，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。在气温高、风速大的天气施工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，此外还应加强表面的抹压和养护工作。（3）混凝土养护可采用表面养护剂，或覆盖湿草袋、塑料薄膜等方法，当发现表面有裂缝时应及时抹压一次，再覆盖养护。当风大时可设挡风设施。

2.2 干缩裂缝防治措施

（1）混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大，严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂。混凝土应振捣密实，并注意对板进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。（2）混凝土干燥收缩是由于水泥石干燥收缩而产生的。但是混凝土中的骨料特别是粗骨料会起约束作用。一般石灰岩对收缩的抵抗性较其他常用骨料好，这主要是因为石灰岩在于湿条件下基本不产生伸缩变形。另外矿渣水泥的收缩比普通硅酸盐水泥也大。因此对有收缩有要求的混凝土，应优先选用普通硅酸盐水泥。（3）在混凝土中掺入补偿混凝土收缩的外加剂，如UEA等膨胀剂。（4）加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。

2.3 温度收缩裂缝防治措施

2.3.1 降低混凝土的浇注温度

主要措施有用冰水搅拌混凝土对骨料进行预冷，分层浇筑混凝土以加快热量散发，使温度分布均匀。

2.3.2 降低混凝土的升温温度

主要措施有选用低热水泥配制混凝土，在混凝土中掺加适量粉煤灰，尽量减少水泥用量，掺加缓凝剂减慢浇筑速度。在大体积混凝土中适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。

2.3.3 降低混凝土的降温速率

在混凝土开始降温后，表面用草帘等覆盖保温并洒水养护。在冬季施工中混凝土表面应采取保温措施，对薄壁构件要适当延长拆模时间使之缓慢降温。

2.3.4 减少外界约束。在坚硬的混凝土浇注面上作隔离层，消除或减少约束作用。

结束语

钢筋混凝土建筑物的变形裂缝需要从多个方面一起入手，力求精心设计、精心施工和精心维护，才能从根本上解决变形裂缝对结构的不利影响。重点是要解决施工质量问题，只要按文中介绍的防治措施，基本可以解决变形裂缝的难题，提高建筑物的刚度和耐久性能，保证建筑物在生命周期内能安全的完成使用功能，使人的生命和财产安全得到有效的保障。

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