浅谈混凝土裂缝产生原因及预防措施

张济聪

（广西益建工程建设监理有限责任公司，广西南宁 530000）

0 引言

由于混凝土是由水、水泥、骨料及外加剂等综合拌制而成的人工石，原材料质量、生产工艺，施工工艺、工法、工序、气候变化、工人技术水平，结构设计的不合理，地基因素的不均匀沉降等都可能影响混凝土裂缝的产生。

1 引起混凝土裂缝产生的原因

1.1 塑性坍落裂缝

水和水泥、砂石的配比不合理造成水灰比大、坍落度过大，混凝土没有振捣、过度振捣或振捣不到位，钢筋保护层放置不合理等是引起塑性坍落裂缝原因，一般多在混凝土浇注过程或浇注成型后，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下缓慢下沉，泥浆水（泌水）向上浮，若是素混凝土，混凝土内部下沉是均匀的，若是钢筋混凝土，则混凝土沿钢筋下方继续下沉，钢筋上面的混凝土被钢筋支顶，使混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。这种塑性坍落裂缝，对于大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土尤为严重。

裂缝一般特征：混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。

1.2 塑性收缩（干缩）裂缝

砂石含泥量或杂质多，骨料颗粒级配不匹配，水泥或外加剂不合格或过期，外加剂在品种和数量上的不当使用，混凝土水灰比过大，早期养护尤其是冬季养护不符合规范等是引起塑性收缩（干缩）裂缝原因，一般多在混凝土浇注后，还处于塑性状态时，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂。混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，平卧长型构件水分蒸发，产生的体积收缩受到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。

裂缝一般有两种形状：①不规则龟纹状或放射状裂缝；②每隔一段距离出现一条裂缝。有时上述两类裂缝同时在混凝土构件上出现，如图1所示。

图1 龟纹状

1.3 温度裂缝

在高温条件下浇筑混凝土，浇筑后没有及时养护或养护方法不对，混凝土的水泥含量大、水化热大，一般是由于外界温度与混凝土温度变化形成差值，使混凝土产生胀缩变形，这种变形即为温度变化，特别是大体积混凝土浇筑后，在硬化过程水泥放出大量水化热，内部温度不断上升与混凝土表面温差较大。此时形变受到内部混凝土的约束，产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度很低，因受拉力过大超过极限而出现裂缝。

裂缝一般特征：由于与温度场分布、温差大小、约束程度以及结构构件的类型不同，其温度裂缝的形状和发生的部位，都有较大的差异。同时，随时间的推移，温度裂缝还会逐渐开展，甚至恶化。温度裂缝是混凝土裂缝中较为复杂的一类。

1.4 沉陷裂缝

结构、构件下面的地基软硬不均，或局部存在松软土，特别是在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、盐渍土、软弱土等不良场地，未经夯实和必要的加固处理，混凝土浇筑后，地基局部产生不均匀沉降而引起开裂。平卧生产的预制构件，底模部分在回填土上，养护时浸水导致局部下沉，由于侧向刚度很差，在弦、腹杆或梁的上侧面出现开裂。结构各部荷载悬殊，未做必要的加强处理，因地基受力不均或结构受力不均，产生不均匀沉降，造成结构应力集中，而导致出现开裂。没有按规范和图纸要求过早拆除模板，模板刚度不够，模板支撑不牢，支撑间距过大或支撑在松软土上。冬季施工，模板支架支承在冻土层上，上部结构未达到规定强度时地层化冻下沉，使结构下沉或产生开裂等是引起沉陷裂缝原因。

裂缝一般特征：底层重、上层轻，外墙重、内墙轻，开洞墙重、实体墙轻等特点，且大多为斜向裂缝，少数为竖向和水平向缝。地基沉陷裂缝首先在混凝土梁上出现，或在梁柱交界处发生，当上部主体结构刚度较大时，有时也在独立基础与柱根处出现水平裂缝，如图2所示。

图2 地基沉陷裂缝

2 裂缝的主要预防措施

2.1 在原材料、生产工艺上预防控制

①混凝土生产前根据设计图纸要求做好配比设计并进行试配，试配合格后才能展开生产。②不同的建筑物、构筑物，根据不同使用环境、使用要求选用相适应型号的水泥，确保水泥的安定性合格，并且要选用强度高，水化热低的水泥，降低在硬化过程中水化热释放量。③粗骨料的应选用级配良好，孔隙率低且表面粗糙。④合理控制水和水泥的比例，外加试剂应选取一些有利于改善提高混凝土性能的膨胀剂、减水剂、缓凝剂等，以减少水的作用引起混凝土的收缩。⑤按配比控制骨料的用量，使其满足配合比的要求。⑥选用混凝土强度要求相适应的骨料。⑦水泥和外加剂等选用符合标准的碱活性小的材料。⑧在混凝土中加入适当的能够降低碱性反应的外加剂。⑨应检测水和骨料中碱等有害物质含量，确保含量符合要求，严禁使用或渗入产生化学反应影响物理性能有害物质。⑩严控材料的投放顺序。11○按不同混凝土要求控制好搅拌时间，超过初凝土时间的混凝土严禁加水搅拌再用。

2.2 在施工工艺工法工序预防控制

①混凝土浇筑前应编制施工方案，依审批方案进行控制。②根据工程进度混凝土使用量及工程当地交通环境，合理安排生产和运输。③基础工程以土层做模的，在施工前要对土层做好勘测，松软下卧层进行必要的处理，浇筑的过程中混凝土应防止被水浸泡；在岩石等坚硬地基上浇筑长、大混凝土基础时，可先用沥青等铺设隔离层，以减轻约束力。上部的模板保证足够的刚度、强度和稳定性，在施工的过程中不发生变形。模板内的垃圾杂物清除干净，经验收合格才能浇筑。④严格按图纸、规范要求留置后浇带、伸缩缝、沉降缝，严格按图纸、规范要求停置时间再浇筑，以减小温度收缩应力，合理设置施工缝和安排浇筑进度、顺序，避免断料，人为原因造成冷缝。⑤对于大体积混凝土应计算温差设降温措施。⑥分层、分块间隔浇筑大体积混凝土，以利于散热和减少约束。⑦大体积混凝土应进行二次振捣。⑧合理放置构造抗裂钢筋。⑨浇筑高度超过2m，应设溜槽，避免混凝土出现离析。⑩在混凝土终凝前对表面进行二次抹压。11○冬期施工或在冻土环境下要采用相应的预防措施。12○在设计、施工时避免预埋管线、洞口集中布置，集中布置的应采取加固施工措施。13○钢筋布置间距、位置应符合图纸要求。14○钢筋保护层厚度和放置应符合图纸要求，有防踩踏钢筋措施。15○加强混凝土养护管理，在终凝前（一般为混凝土浇筑后8-12h内）要及时覆盖洒水养护，冬季要采取保温措施，养护时间必需满足规范要求。16○禁止过早拆模，混凝土强度达到要求而且拆模申请批复才能拆模。17○地下结构拆模后要及时回填。拆模时要控制混凝土内外温差在25℃以内。18○严禁在混凝土没有终凝前堆放荷载。

2.3 气候变化上预防控制

①混凝土浇筑前应先了解天气变化，做好冬夏季、雨季和特殊天气变化的应对预案。②在夏天浇筑时避开炎热天气，炎热天气用冰水拌合混凝土，浇筑混凝时尽量安排在晚上，尽量避开在大太阳气温高下浇筑或采取遮阳措施，降低混凝土浇筑温度。在冬天浇筑时，预先加热骨料，加温水搅拌混凝土。③加强夏天、冬天的混凝土养护管理。

2.4 工人操作技术水平预防控制

①混凝土浇筑前应做浇筑方案并按批复方案来控制管理，向工人做好技术交底。②选择熟练的振捣手，安排专职振捣人员。③过程跟踪检查避免振捣时间过长、漏振、振不到位的现象。

2.5 设计上预防控制

①设计时合理选钢筋类型、大小并合理布置，避免钢筋集中布置。②构件过大时设置构造钢筋。③受温度影响较大部位设温度抗裂钢筋。④针对性设抗负弯距钢筋。⑤在预埋管线集中处、预留洞口处等薄弱环节，增设加强筋。⑥合理设计混凝土强度等级，减少水泥用量，选用安定性稳定、水化热低的水泥。⑦混凝土结构应力集中处增加配筋率。

3 混凝土裂缝常见处理方法

常见混凝土裂缝的修补措施主要有下列方法：树脂灌注法、表面封闭法、钻孔嵌塞法、柔性封闭法、表面附加钢筋法、压灌注浆法、干嵌填法、钉合法、聚合物浸入法（重力渗入和真空渗入）、迭合面层和表面处理法等这些方法能够在一定程度下修复混凝土裂缝，降低其危害。

4 结语

在工程结构中裂缝是常见的问题，因此对裂缝成因的研究很有必要，只有在了解裂缝成因的基础上才能采取适当的防护措施，才能够在一定程度上减少裂缝的出现，降低其危害，以保证建筑结构在正常使用年限内的安全与稳定和良好使用功能。