商品混凝土裂缝的成因及预防措施

郑云生 陈玉 李青

(北京建筑材料科学研究总院有限公司 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室，北京 100041)

0 引言

商品混凝土，也叫预拌混凝土，简称为“商混凝土”，是由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂、掺合料等组分按照一定的比例，在混凝土搅拌站经计量、搅拌后采用运输车，在规定时间内运送到使用地点的混凝土拌合物。与现场搅拌混凝土相比，商品混凝土具有质量稳定性好，节省原材料，环保程度高，施工进度快等优点。

目前发达国家商品混凝土的产量已经占全部混凝土产量的80%以上。我国在十八大报告中提出要坚持走中国特色的城镇化道路，专家预计，到2020年，中国城镇化率将超过60%。随着各地基础设施和商品住宅建设如火如荼的进行，必将迎来商品混凝土发展的新时期。然而，由于商品混凝土中原材料的性质、配合比、养护条件、构件形状和尺寸、配筋率等影响因素，再加上各种外加剂的使用，使得商品混凝土容易出现收缩，继而产生裂缝。混凝土裂缝不仅影响到表面美观，而且还会使混凝土更容易受到外部环境的侵蚀，影响其耐久性。分析混凝土裂缝出现的机理，并使用一些方法来预防裂缝的出现，是迫切需要解决的问题。

1 常见商品混凝土裂缝类型及成因

混凝土在浇筑成型以后，其表面与内部会存在许多裂缝。这些裂缝的成因是多方面的，除外力因素外，混凝土结构内外温差、干燥收缩会造成裂缝，其他诸如混凝土碱—骨料反应、化学侵蚀、冻融破坏、钢筋锈蚀等均能使混凝土产生裂缝。

1.1 结构性裂缝

结构性裂缝主要是由于混凝土结构上部荷载引起的，表明混凝土承载力不足或存在较大问题。直接影响构件的承载力和结构安全。主要原因有以下几种情形:结构设计有差错，构造不合理，配筋量不足;改变房屋用途，加大了使用荷载，从而使构件受到破坏，引起裂缝。

1.2 沉降裂缝

沉降裂缝的成因主要是由于混凝土结构地基土质不均匀、浸水或回填土没夯实、冻土化冻而造成的不均匀沉降所致。沉降大的部位与沉降小的部位发生相对位移，在混凝土结构中产生剪力和拉力，当这种附加内力超过混凝土本身的抗拉抗剪强度时，就会产生裂缝，且这些裂缝会随地基的不均匀沉降的增大而增大，甚至会形成错位。裂缝一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展。地基变形稳定之后，沉降裂缝也趋于稳定。

1.3 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般在混凝土浇筑初期出现(一般在浇筑后4h左右)。由于地基、模板、骨料的吸水或因高温、大风使混凝土表面水分丢失过快等原因，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，同时这种收缩又受到骨料、钢筋等约束而引起应力，此时混凝土本身的强度很低，故混凝土在这种塑性收缩作用下会产生裂缝。裂缝多呈中间宽，两端细且长短不一，互不连贯状态。

1.4 干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土浇筑后的养护期。由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同: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。水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。

1.5 温差裂缝

引起温差裂缝的原因主要有内部水化热与外部环境影响。

混凝土内部由于水泥水化热的积蓄，造成与表面的温差过高，产生不均匀膨胀从而导致混凝土开裂。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，由于混凝土的体积较大，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，这样就造成较大的内外温差，由于内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工的中后期。外部环境原因主要是气候突变、冰雪作用引起的。当混凝土受到寒潮的袭击时，会导致表面温度急剧下降，从而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部的约束，会产生很大的拉应力而产生裂缝。这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。温差裂缝有表层、深层和贯穿缝。表层裂缝走向无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构裂缝多平行于短边。深层和贯穿裂缝一般与短边平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。

1.6 化学裂缝

引起这类裂缝的原因较多，如水泥安定性不好、碱—骨料反应、钢筋锈蚀、各种介质对混凝土的有害侵蚀等均可导致混凝土的开裂。

1.7 施工裂缝

引起此类裂缝的原因主要是在混凝土尚未达到足够强度时过早拆模、起吊或加载;施工人员的违规操作等。

2 商品混凝土裂缝的预防措施

商品混凝土裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀，加速混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此，必须采取预防措施，避免裂缝的出现。

主要预防措施如下:1)正确进行结构设计，按规定要求荷载;合理配筋，设置足够厚度的钢筋保护层。2)施工前对地基进行夯实加固，避免地基被水浸泡。如果是冻土地基，应将建筑物基础设在最大冻融深度以下，在桩基工程中采用渣油等材料，减少桩与周围冻土的联结力，从而减少桩基周围冻土融胀时对桩基产生的冻拔力。3)商品混凝土浇筑前，将地基和模板浇水均匀湿透，避免浇筑后地基、模板过多吸水。4)正确养护，采取防风措施，在混凝土表面覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫等，保持混凝土终凝前表面湿润或者喷洒混凝土养护剂进行养护以防止水分过多蒸发。5)严格控制水灰比，使用高效减水剂来提高混凝土的工作性，减少水的用量。6)选用抗腐蚀性外加剂或掺入一定量的矿物掺合料抑制碱—骨料反应。7)夏季施工时可以采取降低混凝土出料温度，对运输车进行保温处理，浇筑现场搭设遮阳板，洒水降温来控制混凝土的温升。8)冬季施工时要监测养护温度，达不到5℃时要采取加热养护，负温下不得洒水养护，应采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。9)对于大体积混凝土，应合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热。10)选用收缩较少、释放热量低的低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中掺适量粉煤灰;或者减少水泥用量，降低水化热。11)细骨料宜选用中砂，细度模数控制在2.5～3.0，砂子过粗，拌制的混凝土易产生离析、泌水现象。砂子过细，水泥用量较多，增加混凝土自身收缩量。砂子级配要良好，减少颗粒间空隙，减少水泥用量。12)粗骨料级配应合理，减小粗骨科孔隙率，在满足施工要求前提下，粗骨料最大粒径尽量增大，以节约水泥，提高混凝土密实度。控制粗骨料的针、片状含量，减少混凝土的薄弱层面。13)科学设计配合比，确定适宜的水灰比、水泥用量、砂率。在保证强度的前提下，不宜过多增加水泥用量，坍落度不宜过大。14)钢筋表面涂刷阻锈剂，防止钢筋锈蚀。15)在混凝土结构中设置合适的伸缩缝。16)加强现场施工管理，禁止施工人员为了浇筑方便，在商品混凝土中兑水。

3 结语

商品混凝土建筑是否产生裂缝，与结构设计、混凝土材料本身的特性、配合比、现场施工都有密切的关系。由于设计规范和相关标准的日趋完善，因为设计原因出现的裂缝已经大大的减少。由于混凝土材料本身的特性和配合比以及施工方面的原因出现的裂缝正在逐步增多。这就要求从事建筑行业的科研人员尽快研制出低水化热的水泥，生产单位设计出合理的混凝土配合比，施工单位加强现场管理，按施工规范操作，共同保证商品混凝土建筑的质量。

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