混凝土表面裂缝产生的原因及防治

●高 冉 孙孜源 崔 灿

混凝土表面裂缝产生的原因及防治

●高 冉 孙孜源 崔 灿

我们施工过程中，发现混凝土结构物表面产生裂缝现象很普遍，混凝土结构体实际是带缝工作的。规范已明确规定了裂缝的宽度限值，实际施工中必须将裂纹控制最小，尤其要防治有害裂缝的产生。文章重点分析混凝土裂缝的成因、危害性及防治措施。

结构体 有害裂缝 裂缝成因 防治

一、裂纹产生的原因分析

混凝土较之自身的抗压能力，抗拉能力不强，在一定的拉应力作用下就往往很容易出现裂缝。混凝土裂缝会使结构体的各种工作性能降低，影响结构体的耐候性、耐久性，同时外观形象受损，工程寿命降低，甚至严重时出现大的安全质量事故。钢筋混凝土结构的裂缝，按其产生的原因可分为以下几类：

1.约束变形引起的裂缝。如果在勘测设计阶段，地基勘测不准确，在施工工艺环节控制不到位，造成结构体的地基处于不同持力层，将使结构体因不均匀沉降而出现裂缝现象；混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发、体积逐渐缩小而产生收缩，必然引起局部粘结力增大，致使结构构件的开裂（见图1）；昼夜温差大，一年四季气候明显的地区，受热胀冷缩的反复作用，致使构件不同部位粘结力不同，而产生裂缝；基础不均匀沉降产生的裂缝是不允许的，收缩及温度差引起的裂缝也要控制，约束变形越大，裂缝宽度越大，不能让其发展变宽，而转化为有害裂缝。

图1 混凝土收缩引起的裂缝

2.作用效应引起的裂缝。由外部荷载直接作用产生的裂缝（见图2），通常是针脚状及劈裂状裂缝。会与受力钢筋同方向，以一定角度交错分布。这种直接荷载作用引起产生的砼裂缝，如果延伸的长度和裂缝的宽度是趋于稳定的状态，是设计允许的；但如果直接作用的力，超出了稳定状态，会致使结构失稳。裂缝宽度超出了稳定区间，裂缝处的钢筋锈蚀后，就会发展为结构崩溃，这是不允许的。

3.钢筋锈蚀引起的裂缝。由于保护层混凝土厚度不达标或者局部损坏，混凝土受酸性物侵蚀。直接在空气和水的化学作用下，钢筋表层迅速脱落，锈蚀物产生的体积膨胀，使钢筋外围混凝土产生相当大的拉应力，造成砼开裂（见图3）。甚至表层混凝土剥落，最终完全暴露于空气中，导致结构体全面失稳。钢筋蚀裂缝，危害性很大，故此必须防止其出现。

4.施工操作不当引起的裂缝。混凝土养护时间未达到规范要求，混凝土就还未达到设计强度，如果过早拆模就会超过荷载极限值，直接造成开裂；现场作业人员不注意保护钢筋笼，浇筑混凝土时站在其顶面操作是通常的做法，很容易因踩踏而使钢筋变形、下沉，顶面局部保护层过大而无钢筋牵连，导致板面裂缝；在施工过程中，水灰比控制不严，水灰比过大，造成浮浆层过厚，导致收缩裂缝严重；混凝土中集料级配差或含泥量超标，会使结构体表面形成网状缝。

图2 外部荷载产生的裂缝

图3 钢筋锈蚀引起的裂缝

二、裂缝的预防控制

1.约束变形引起的裂缝防治。约束变形引起的裂缝，通常在构造设计上提出要求，在施工工艺环节上采取有效的措施来控制。对于不均匀沉降引起的裂缝，需依靠在勘测阶段，有准确而细致的勘测设计。在施工阶段对于关键部位要进行补勘，力求对地基情况撑控准确，从构造设计上有完善的防冶不均匀沉降的结构设计；混凝土收缩引起的裂缝，关键是控制好混凝土结硬初期的温度、湿度等环境条件，在施工中可以严格控制好混凝土配合比，保证混凝土的养护条件和时间。

2.作用效应引起的裂缝防治。钢筋混凝土在荷载作用下产生的裂缝，主要通过设计计算进行验算和构造措施上加以控制。但如果已施工完的结构物，发现因直接荷载形成了裂缝，可以采用叠加层法。即在原有混凝土结构层上铺设钢筋持力层，重新浇筑一层结构附加层，提高刚度和整体变形性能，分散原结构体的荷载分布；还可增设支撑构件、改变荷载传递途径、地基补强处理、结构加固等整体处理的方法提高抗裂性能，并对已出现的裂缝，采取封堵、灌浆、浸透等约束发展的方案。

3.钢筋锈蚀裂缝的防治。钢筋锈蚀裂缝是目前正在处于研究的一种裂缝，在施工中为了预防它的产生，主要是确保混凝土保护层的足够厚度、保证混凝土的密实性，严格控制早凝剂的掺入量。一旦钢筋锈蚀现象出现，应当及时控制。非结构失稳情况造成的砼裂缝治理措施有灌注化学浆液法，浆液主要有环氧类的化学浆液或水泥浆液。灌注化学浆液对裂缝进行填充，能有效阻止钢筋的进一步锈蚀，又能提高结构的整体性。

4.施工操作不当引起的裂缝的防治。对模板工程，要有充分的设计计算和验算，确保几何尺寸准确，强度、刚度、变形全部符合安全性；严格控制水灰比和水泥用量，减少混凝土空隙率及收缩量，提高混凝土抗裂强度；严格选择砂石级配、加强控制混凝土施工配合比，使混凝土在硬化过程中及时补偿有效控制裂缝；在裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域采取措施，避免上层钢筋踩踏变形，导致板面裂缝；加强混凝土浇捣和养护。

三、结语

钢筋混凝土的裂缝，根据裂缝的发展状态，来认定是不是有质量问题。只要裂缝宽度符合规范规定，发展处于稳定状态，都属正常情况。但对发展情况处于不稳定状态，宽度超过规范规定，就有失稳破坏性，应高度重视及时果断采取科学措施处理；对于影响耐久性等方面的裂缝，只要有转化为不稳定破坏的可能，也应认真分析，辨正处理。

我们在施工过程中要严格按施工技术规范要求施工，采取科学合理、行之有效的措施来正确对待裂缝现象。对于已经产生的裂缝，要认真分析其发生的原因而对症下药，或约束扩展或加固补强等补救方案，使混凝土结构一直处在符合安全性和耐久性要求的状态下工作。

[1]韩素芳，王安岭.混凝土质量控制手册.化学工业出版社

[2]李立全.混凝土工手册.中国建筑工业出版社

[3]叶风曙.结构设计原理.人民交通出版社

（作者单位：高冉，东北林业大学 黑龙江哈尔滨 150000；孙孜源，南京邮电大学 江苏南京 210000；崔灿，东北林业大学 黑龙江哈尔滨 150000；通讯作者，高冉） （责编：贾伟）

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