预拌混凝土常见裂缝原因及施工预防措施

陈飞，王宝君，张先博，李睿

（1. 黑龙江宇辉新型建筑材料有限公司，黑龙江 哈尔滨 150025；2. 黑龙江省建筑材料工业规划设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）

预拌混凝土由于坍落度大、用水量多、水泥用量多、砂率大、粗骨料粒径小、应用各种外加剂、凝结时间长等原因，使得混凝土体积收缩变形增大，尤其是在塑性阶段更加突出，混凝土极易产生一种特有的裂缝——塑性裂缝；此外，一些体积比较大的混凝土结构，还会因水泥水化热的作用，使混凝土内外温差过大，形成较大的温度梯度而产生温度裂缝。这两种裂缝是预拌混凝土最常出现的裂缝，给建设工程带来极大的隐患。

1 混凝土的塑性裂缝

混凝土的塑性裂缝是指混凝土浇筑后尚处于可塑状态时产生的裂缝。自从我国开始应用了预拌混凝土，这种裂缝就相伴而生，而且极其普遍，已经成为预拌混凝土的质量通病，经常困扰着预拌混凝土生产企业及施工单位。

根据裂缝形成的原因，塑性裂缝又可分为沉降收缩裂缝和塑性收缩裂缝。这两种裂缝都是在混凝土塑性阶段产生的，故统称为塑性裂缝[2]。

1.1 沉降收缩裂缝

混凝土浇筑后，在重力作用下粗骨料会缓慢沉降密实，将部分砂浆挤压至混凝土表面，砂浆又将比重轻的水、气泡等组分挤压至混凝土表面，产生分层现象，称为外分层（图 1）。同时在紧接粗骨料下方可能会聚积着一些水分，形成充水区域，因而在混凝土中还存在内部分层现象，称为内分层（图 2）。若混凝土均匀沉降，则不会出现裂缝。然而，混凝土在沉降时会受到钢筋、预埋件、模板、较大的粗骨料、先期硬化的混凝土等局部阻碍或约束，或混凝土本身各部相对的沉降量相差过大，由此产生拉应力。此时混凝土的抗拉强度很小，极易导致混凝土开裂。这种在混凝土浇筑后硬化前沉降收缩产生的裂缝称为沉降收缩裂缝。

图1 混凝土外分层

图2 混凝土内分层

沉降收缩裂缝出现在混凝土沉降受阻处，其表现形式主要有以下 4 种（图 3）：

图3 沉降收缩裂缝形式

裂缝 1：这类裂缝的分布形状与钢筋的布置有关，裂缝沿着钢筋通长方向上方顺筋开裂（图 4，坡面上的混凝土尤其严重），或者在预埋件附近周围出现。

图4 顺筋开裂

裂缝 2：当梁（或墙）与顶板同时浇筑时，由于顶板混凝土下沉量较小，而梁（墙）等厚重体积混凝土下沉量较大，便易在板上出现平行于梁（墙）的裂纹（见图 5）。

图5 沉降不均产生板上开裂

裂缝 3：在梁（墙、柱）与顶板同时浇筑时，由于板底部混凝土受到底模的支撑不会下沉，而梁（墙、柱）混凝土会有较大的沉降，在梁（墙、柱）根部接近板底处便会产生较大的沉降差，因此该处易产生横向裂纹（见图 6）。

图6 沉降不均根部产生开裂

裂缝 4：墙、柱或梁上的水平筋或箍筋如果保护层过小，会限制粗骨料通过，仅使砂浆及粒径较小的粗骨料通过，从而会产生横向顺筋开裂（见图 7）。

图7 钢筋保护层过小产生的横向顺筋开裂

由于混凝土浇筑后有一个沉降过程，约 1～2 小时方能趋于稳定，沉降收缩裂缝恰是在这个时候开始产生，因此，消除沉降收缩裂缝除了应控制混凝土坍落度不要过大外，最有效的解决办法就是在混凝土沉降趋于稳定后再进行二次复振。二次复振会使混凝土重新密实，不但可以消除裂缝，还可以改善混凝土和钢筋的粘结强度。

1.2 塑性收缩裂缝

混凝土浇筑后尚处于塑性状态时，因气候干燥、风吹日晒，混凝土板面会失水过快，混凝土体积急剧收缩而产生不规则裂缝，这种裂缝称为塑性收缩裂缝（图8）。

图8 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝产生的根本原因是混凝土脱水，解决这类裂缝的最有效办法是采用原浆覆盖养护法。即在混凝土浇筑后，先用木拉板将混凝土表面拉平，再用成轴的塑料薄膜边退边覆盖，并随时用铁抹子抹平脚印，待混凝土终凝后方可视情况撤除塑料薄膜。这样便可以保住混凝土中的水分不蒸发，最大限度地减少混凝土早期塑性收缩开裂（图 9）。

图9 原浆覆盖养护法

采用原浆覆盖养护法通常不需要二次抹压。但对表面有特殊要求时（如道路等），可以在混凝土初凝时将塑料薄膜掀开，进行二次抹压，抹光后再用塑料薄膜重新覆盖，或喷涂养护液。

原浆覆盖养护法实施效果见图 10。原浆覆盖与未覆盖的效果对比见图 11。

图10 原浆覆盖养护法实施效果

图11 覆盖与未覆盖效果对比

在东北地区，春秋季节气温较低，风大干燥，混凝土强度发展缓慢，施工单位又急于上人放线，往往未等混凝土终凝，就将塑料薄膜掀掉，使混凝土过早地暴露在空气中，若遇大风干燥天，混凝土还会出现大面积开裂现象。因此，有施工单位常常不解地问：我们都原浆覆盖了，怎么还会开裂？笔者到施工现场实地观察发现，先浇筑的混凝土几乎没有开裂，而后浇筑部分开裂严重。这是因为混凝土浇筑从开始到结束有一段时间差，通常有十来个小时，当工地觉得可以上人放线时，会一股脑将所有养护材料在同一时间拿掉，先期浇筑的混凝土已经终凝，而后期浇筑的可能还没初凝，便会出现收缩开裂。如若想早掀膜放线，还不想混凝土开裂，可在掀开薄膜的同时再喷洒一层养护液；如果做不到喷养护液，也可在掀开薄膜后及时用拉板或电抹子进行二次抹压，也会起到一定的防裂作用。

2 混凝土的温度裂缝

混凝土凝结硬化过程中水泥会释放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期，在降温过程中，由于受到基础或柱子的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低或骤降也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。

最典型的温度裂缝就是大体积混凝土的表面裂缝以及地下室剪力墙（长墙）出现的竖向裂缝。

2.1 大体积混凝土温度裂缝

大体积混凝土产生裂缝主要是因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，温度梯度产生温度应力，当温度应力大于混凝土的抗拉强度时即产生工程实体裂缝（见图12）。

图12 大体积混凝土的表面开裂

控制大体积混凝土裂缝的关键在于控制温度梯度。大体积混凝土施工时，应按规定进行热工计算，在混凝土表面预留测温孔，安排专人测温，混凝土表面覆盖材料的厚度，应根据温度测定情况随时调整。混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于 50℃，混凝土浇筑体里表温差不宜大于 25℃，降温速率不宜大于2℃/d，拆除保温覆盖时混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于 20℃[4]。

2.2 地下室剪力墙的温度裂缝

地下室剪力墙竖向裂缝比较常见，尤其易出现在C45 以上的混凝土墙中，且混凝土强度等级越高，产生的裂缝越多。通常每隔 1～2m 就会出现一条，裂缝宽度约 0.5mm 左右，长度通常都在墙高的中间部位，严重时也会贯通墙壁的全高（见图 13）。

图13 剪力墙上的竖向裂缝

地下室剪力墙竖向裂缝产生原因比较复杂，既有混凝土配合比的原因，也有施工上的原因，还有设计上的原因。但从裂缝原理上讲，主要由两方面原因产生：一方面，当混凝土浇筑后处于升温阶段时，根据“热胀冷缩”的原理，混凝土体积是膨胀状态，不会产生裂缝。然而，当混凝土进入降温阶段（约 2d 以后），混凝土开始收缩，而此时混凝土早已凝结硬化，墙体会受到基础和两侧柱子的约束作用而产生温度收缩应力；另一方面，施工单位往往过早地拆除模板，使混凝土又因表面失去养护，失水干燥，产生干燥收缩应力。当这两种应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生竖向裂缝。

剪力墙竖向裂缝可参考以下措施加以解决：

（1）在设计上，墙体的水平构造筋的配置宜遵照“细筋密布”的原则，水平筋的间距宜小于 150mm。如有必要，还可在主筋外侧铺加钢丝网片，以进一步增强混凝土抗裂能力。

（2）降低混凝土的温升（减少水泥用量、降低混凝土入模温度、延长凝结时间等）。

（3）混凝土中应掺加合适的外加剂，以最大限度地减少收缩。比如可以掺加膨胀剂，补偿混凝土的收缩；还可以掺加减缩剂，减少收缩；此外，近些年出现了一种自养护剂[3]，其可以使水泥水化体系在较长时间内保持较高的内部相对湿度，既保证了水泥水化的持续进行，又抑制了混凝土表面的早期干燥，从而显著降低了混凝土自收缩率以及干缩率，改善混凝土内部结构，使之更加致密，避免出现干燥收缩裂缝。

（4）适当减小混凝土坍落度、分层浇筑、加强振捣，增加混凝土的密实度，以减少收缩。

（5）采用保温效果较好的竹木模板，不应过早拆模，应使混凝土内外温差≤20℃ 时方可拆模，且拆模后，应及时进行保湿养护，建议喷刷养护液或披挂棉毡浇水养护。

3 结语

（1）预拌混凝土的塑性裂缝和温度裂缝是最常见的裂缝，已经成为混凝土工程的质量通病，严重影响着工程质量，如不及时采取有效的预防措施，将会给工程带来严重的质量隐患。

（2）施工单位应根据裂缝产生的结构部位，确定产生的原因，采取不同的抗裂措施。如：沉降收缩裂缝应采取二次复振法；塑性收缩裂缝应采用原浆覆盖养护法；大体积混凝土应控制好温度梯度等等。

（3）对于有防水抗裂要求的混凝土结构，建议推广应用自养护剂替代传统的防水剂和膨胀剂，以彻底解决混凝土因失水引起的开裂问题，即混凝土凝结硬化前的塑性裂缝以及硬化后的干缩裂缝，最大限度地降低混凝土开裂风险。此外，自养护剂还可以起到降低混凝土碳化深度，提高界面光洁度和硬度，提高回弹强度，改善混凝土耐久性等作用。