混凝土裂缝原因分析及预防措施探讨

熊日奎

【摘 要】本文结合湖南地区工程实际中对混凝土开裂的调查分析，总结出混凝土开裂原因有原材料本身原因，超载作用，干缩应力和温度应力使体积变化，施工问题，环境因素影响及地基不均沉降等几大因素引起，并根据实际工作经验提出一些相应预防措施。

【关键词】混凝土裂缝原因；分析预防措施

0.引言

钢筋混凝土是一种砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料，在其微观相组成之问主要结合力是范德华力。因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时，就产生裂缝。当混凝土裂缝宽度超过规定的限值后，外部各种有害物质、气体开始向内部渗透、侵蚀、碳化作用也将跟随裂缝很快的渗入到混凝土内部。钢筋在氧气和水分作用下开始发生锈蚀。钢筋被锈蚀后所产生的铁锈体积比原体积要增加许多，其外侧混凝土受到钢筋膨胀的挤压作用后，其产生垂直于径向胀压力，当超过混凝土的拉应力后，就会在混凝土的保护层上引发沿钢筋的纵向裂缝。混凝土的裂缝的扩展或有新裂缝的出现，将会加速混凝土的碳化合侵蚀物质的介入。钢筋腐蚀程度加剧，这又将进一步混凝土的开裂，使混凝土结构的承载能力下降，耐久性降低。

1.混凝土裂缝产生的原因

1.1材料质量原因

混凝土主要由水泥、砂、料、拌和水及外加剂组成。配置混凝士所采用材料质量不合格，可导致结构出现裂缝。比如：水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标；水泥强度不足，水泥受潮或过期；水泥含碱量较高同时又使用含有碱活性的骨料；砂石粒径太小、级配不良、空隙率大；砂石中云母、泥沙、有机质和轻物质的含量较高；拌和水或外加剂氯化物等杂质含量较高。

1.2施工技术原因

（1）施工与管理经验落后：施工工人对混凝土特性不了解，在浇捣时擅自加水来增加坍落度，使混凝土配合比发生变化，造成结构开裂；（2）混凝土浇筑后，振捣不足，造成粗细骨料分离，结构强度分布不均；（3）质量保障体系不健全：混凝土养护不到位、模板刚度不足、拆模过早，雨天浇筑等，都会导致结构产生裂缝。

1.3地基变形原因

由十地质勘察精度不够，试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大、基础分期建造、地基冻胀、基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质段、原有地基条件变化等原因，使基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

1.4荷载作用原因

混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：设计计算阶段、施工阶段、使用阶段。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。④荷载裂缝分类及其特征。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。

1.5温度湿度原因

混凝土具热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。譬如，桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布，由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝；大体积混凝上（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，导致内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。还有就是砼在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是由于养护不良造成。

1.6冻胀因素

大气气温低于零度时，混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%-50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。

2.混凝土裂缝预防措施

2.1严把混凝土的原材料质量

材料选用上应选用符合规范要求的合格材料。水泥应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性、强度不合格的水泥。粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率小、无碱性反应、有害物质及粘土含量不超过规定的石料。细骨料宜用颗粒较细、空隙较小、含泥量较低的中砂。外渗料宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。

2.2预防温度湿度变化弓I起裂缝

尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等；减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下；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，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热；加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施；加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。

2.3严格控制混凝土的配料和配筋

应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀，离析的混凝土必须重新搅匀后，方可浇筑。钢筋等级、规格、数量的改变、代用，必须满足相关要求。以低强度钢筋代换高强度等级钢筋后，裂缝宽度有所减小。相同等级钢筋代换时，若代换钢筋直径大于原钢筋直径，则需要加大代换钢筋的面积以满足裂缝宽度的要求。钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的混凝土开裂。

2.4预防地基变形引起裂缝

对于基础变形引起的裂缝，要加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知监理到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。在开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。控制建筑物有长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。最后还需要注意正确地设置沉降缝。

2.5加强混凝土表面的保护

应及时清除混凝土表面泌水，当混凝土表面开始收浆即开始初凝前，宜再用铁抹板进行二次抹面压光，并用木搓搓毛，消除干缩裂缝，减少表面水分散发，清除混凝土表面的塑性裂缝。混凝土表面浮浆多时，在浇筑后2到3小时，将混凝土表面用木抹板反复（下转第102页）（上接第77页）搓抹数遍，使其表面密实。在夏季施工时，白天高温期间用塑料布覆盖混凝土斜面流淌部分，避免阳光直射，防止表面水分蒸发过快，保证混凝土初凝时间，避免出现冷缝。如果采用的是商品混凝土，在夏季施工时还应协调混凝土罐车的到场时间，防止罐车长时间暴晒而造成混凝土温度升。

2.6改善基础边界条件和降低外约束力

当基础混凝土浇筑在基岩或混凝土上时，其降温过程中因混凝土的冷缩受到基岩或老混凝土处部约束引起的拉应力，要大于其升温中因膨胀受到基岩或老混凝土外部约束的压应力，混凝土降温的幅度越大，基底的约束程度越大，因此引发的收缩拉应力及裂缝可能性越大。

3.小结

混凝土裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低构件的耐久性，影响建筑物的承载力。对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，要重视工程设计、材料选用、施工、混凝土养护等各个环节一，强调过程管理，确保结构安全和避免不必要的损失。 [科]

【参考文献】

[1]混凝土结构设计规范.GB50010—2002.

[2]陈志源，李启令.土木工程材料[M].武汉工业大学出版社，2009.

[3]公路工程质量检验评定标准.土建工程[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]张树禄.粗骨料对混凝土性能影响的概述[J].陕西建筑，2004（3）.

[5]商品混凝土结构裂缝产生原因及预防措[J]1.科技资讯，2004，4.