混凝土施工中常见裂缝产生的原因及防治措施

付国正

摘要：在铁路工程还是其它工程建设，钢筋混凝土的应用面可以说是无处不在。尽管我们在施工中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现，有些还造成了无法估量的损失。为了降低经济损失，减少和控制裂缝，本文从原材料、施工工艺等方面分析探讨了混凝土裂缝形成原因，并提出了裂缝防治的措施。

【关键词】混凝土 裂缝 原因 分析 防治措施

许多混凝土结构、砌体结构等建筑物在建设过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。从近代固体强度理论的发展中可以看到，裂缝的扩展是结构物破坏的初始阶段；相对的某些裂缝，其承载力也可能受到一定威胁。同时，结构物裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等。

一、裂缝的基本概念

设计上对混凝土裂缝有一定范围。从我国的“混凝土结构设计规范《GBJ10——89》”表3·3·4规定看，其裂缝宽度在不同的环境下，不同的混凝土结构物其裂缝的宽度也有所不同的控制标准，允许裂缝宽度为0.2～0.3mm。 美国AGl 规范规定裂缝为0.108mm；法国 规范规定裂缝为0.27mm；从不同的国家来看，各国的规范对混凝土构筑物的裂缝都有不同的控制范围和要求，要保证混凝土构筑物不出现裂缝可以说是不可能的。在我国，对在不同环境下混凝土构筑物，在不同的介质情况下，所规定的混凝土裂缝宽度也不同。但是，从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。裂缝是固体材料中的某种不连续现象，在学术上属于结构材料强度理论范畴。混凝土的强度理论大致可以分为四种：唯象理论、统计理论、构造理论、分子理论等. 裂缝是一种人们可以接受的材料特征，如对建筑物抗裂要求过严，必将付出巨大的经济代价；科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。

二、裂缝产生的主要原因

建筑物的裂缝也可能由于特殊的变形变化引起，如地震引起的裂缝可看作地基的“动态变形变化”；滑坡、地基水平位移引起建筑物裂缝也是由于地基变形引起的，可能是缓慢地徐变变形，也可能是突然失稳变形。次应力引起的裂缝也是由荷载引起，只是按常规一般不计算，但应该看到，随着设计技术的不断发展，所谓的“常规”也在不断改进，计算逐渐做的全面合理，故可归到第一类，即荷载引起的裂缝中去，这样，裂缝就分为两大类：荷载引起的裂缝及变形变化引起的裂缝。而在桥梁工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是因温差和收缩而产生的。

三、混凝土常见的裂缝种类

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。由于收缩产生的裂缝一旦发生，则有可能引起构筑物的开裂、变形甚至破坏。收缩裂缝产生的原因，一般认为是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，多为规则条纹状，常常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积混凝土中，在梁、板、柱等小型构件的情况居多。

在工程上，最常遇到的问题是与湿度变化有关的毛细收缩及吸附收缩。其次，由于混凝土的水分蒸发及含湿量的不均匀分布，形成湿度变化梯度（结构的湿度场），引起收缩应力，这也是引起表面开裂的最常见原因之一。

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。

温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达35～40℃，加上初始温度可使最高温度超过70～80℃。一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20～25℃时造成的冷缩量为2～2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1～1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。

四、对混凝土裂缝防治措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。

（一）降低水泥水化热和变形

1、选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。

2、充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。

3、使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂。

4、在基础内部预埋冷却水管，通入循环冷却水。

（二）降低混凝土温度差

1、选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用有效的措施，以降低混凝土拌合物的入模温度。

2、掺加相应的缓凝型减水剂。

3、在混凝土入模时，采取措施改善和加强模内的通风。

（三）加强施工中的温度控制

1、在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，以免发生急剧的温度梯度发生。

2、采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。

3、加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化。及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。

4、合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露。

（四）改善约束条件，削减温度应力

1、采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，减少温度应力。

2、对大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层。

（五）提高混凝土的极限拉伸强度

1、选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。

2、采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。

3、在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋，在截面突变和转折处，底、顶板与墙转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝的出现。

五、结论

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控制在充许的范围内。

工程的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。控制裂缝应该防患于未然，首先尽量预防有害裂缝，防不住的就堵，堵不住再排（有防排水要求的工程），重点在防。实践证明，只要设计与施工紧密配合，这是可以做到的。

参考文献

王铁梦 工程结构裂缝控制 中国建筑工业出版社1997年第1版第1-21页

王铁梦 宝钢大体积钢筋混凝土裂缝控制 宝钢工程技术1992年第2版第70-85页

中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土质量控制标准 中国建筑工业出版社2011年第1版第15-20页