混凝土工程中裂缝形成及预防措施

刘玮　籍延林

摘 要： 建筑工程施工中混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，其中最常见的要数钢筋砼构件及砖墙裂缝。本文对混凝土工程中常见的裂缝问题进行了探讨分析，提出了预防、处理措施。

关键词： 建筑施工 混凝土裂缝 产生原因 预防措施

一、凝土工程中常见裂缝及预防措施

1.干缩裂缝。

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大；内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等。预防措施：首先是材料选用。（1）选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量，严禁使用安定性不合格的水泥。（2）粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及黏土含量不超过规定。（3）细骨料：宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。（4）外掺加料：宜采用减水剂等外加剂，以改善砼工作性能，降低用水量，减少收缩。其次，混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。再次，严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比。最后，加强早期养护，并适当延长混凝土养护时间。

2.塑性收缩裂缝。

塑性收缩主要是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。预防措施：首先是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。其次是严格控制水灰比，掺加高效减水剂增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。在浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

3.沉陷裂缝。

沉陷裂缝的产生主要是由于结构地基土质不匀、松软；回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等原因导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。预防措施：首先是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。其次，保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。再次，防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。最后，模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

4.温度裂缝。

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。或者是混凝土受到寒潮的袭击等，使混凝土表面温度急剧下降而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，拉应力增大而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。当混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，就会产生裂缝。预防措施：（1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。（2）减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。（4）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。（5）改善混凝土的搅拌加工工艺。（6）在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。（7）高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。（8）对大体积混凝土要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。（9）加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。（10）预留温度收缩缝。（11）加强混凝土养护。

5.化学反应引起的裂缝。

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。预防措施：首先选用碱活性小的砂石骨料。其次选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。最后选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，在紧靠钢筋的位置出现。

二、裂缝处理

1.表面修补法。

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

2.灌浆、嵌逢封堵法。

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.结构加固法。

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的方法有：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢，采用预应力法加固，粘贴钢板加固，增设支点加固，以及喷射混凝土补强加固。

4.混凝土置换法。

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后置换入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

5.电化学防护法。

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

6.仿生自愈合法。

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含黏结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。