混凝土產生裂縫的主要原因及控制措施

陳伯平

河南師范大學基建處（453007）

隨著建筑業的快速發展,建筑工程采用現澆混凝土的比例越來越大,但是在現澆混凝土施工過程中由于各種原因,出現了不同程度、不同形式的裂縫（如：現澆樓板、薄壁構件、大體積混凝土的裂縫）且有日趨增多的趨勢，已經影響到正常的生活和生產，并困擾著大批工程技術人員和管理人員。如果能找出裂縫形成的原因，有針對性地預防和控制，有些裂縫是可以減少或避免的。

1 混凝土裂縫的形式

鋼筋混凝土裂縫按其形成的原因可以分成兩大類：一類是由荷載引起的裂縫;另一類是由非荷載（變形變化）引起的裂縫。大量實踐表明,屬于荷載引起的裂縫約占20%左右，而屬于非荷載引起的裂縫約占80%左右。

2 混凝土裂縫形成的主要原因

2.1 荷載裂縫

現澆混凝土澆筑成型后在混凝土未得到一定強度時施工荷載過大或重物集中堆放；模板支撐體系設計不合理、支撐材料選用不合理、模板設計時荷載考慮有誤；在混凝土未達到設計強度前,模板支撐體系發生變形或混凝土拆模過早導致混凝土抵抗不了變形產生的裂縫。

2.2 非荷載裂縫

現澆混凝土非荷載裂縫是由于混凝土自身性質作用引起，包括混凝土達到一定強度前的溫度和濕度變形（氣溫變化，濕度變化，水泥的水化熱），收縮變形（溫度收縮、干燥收縮 、自收縮、塑性收縮、化學膨脹），地基不均勻沉降（膨脹）變形。由于上述原因變形受到約束引起的應力超過混凝土的抗裂強度導致裂縫。

2.2.1溫度和濕度變形

1)溫度變形

混凝土澆筑后硬化過程中釋放出大量的水化熱（尤其是大體積混凝土）引起升溫很大，混凝土表面和內部、混凝土和外界氣溫差異很大。此時表面受到內部混凝土的約束，將產生拉應力;溫降過程中，內部混凝土受到表面約束而產生拉應力;氣溫的急劇變化也會引起混凝土產生很大的拉應力。當拉應力大于混凝土抗拉強度時，便出現裂縫。

2)濕度變形

許多混凝土的內部變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發生急劇變化,表面干縮變形受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫產生。

2.2.2收縮變形

1)干燥收縮

當混凝土在不飽和的空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產生干縮。干燥是一個長期的收縮過程，其收縮速率隨著干燥時間增加而急劇減小。早期的干燥收縮裂縫比較細微，隨著時間推移，混凝土水分大量蒸發，干燥收縮量逐漸增大，裂縫逐漸增大。

2)自收縮

混凝土澆筑后,密閉的混凝土內部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，造成毛細孔中的水分不飽和而產生負壓，因而引起混凝土的自收縮。自收縮的大小主要取決于水泥品種及其細度、礦物摻和料品種及其細度還有水灰比。低水灰比及大量細粒礦物質摻和料的使用增加了混凝土的自收縮。

3)塑性收縮

塑性收縮發生在混凝土硬化前的塑性階段，此時水泥水化反應激烈，水分大量蒸發和出現泌水現象，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。在大體積混凝土施工過程中塑性收縮產生量級很大，同時在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向裂縫。

4)化學膨脹

主要是混凝土中的堿-骨料反應。水泥中的堿與骨料中的活性二氧化硅發生化學反應,生成堿—硅酸凝膠并吸附水膨脹（體積可擴大三倍），混凝土受到膨脹壓力而開裂。

5)地基不均勻沉降變形

建筑物或構筑物地基土質不均勻或其上部荷載分布不均使建筑物或構筑物底部沉降不均勻而使其混凝土結構產生錯位裂縫。

3 混凝土裂縫預防及控制措施

鋼筋混凝土及結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度可以通過設計、施工、選材等工作，采取綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。

3.1 結構設計

合理選擇結構形式，降低結構相互約束程度。設計上注意容易產生裂縫的部位，如深基礎與淺基礎、高低跨處等，應考慮由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環節，在設計中加以解決。如對軟弱地基進行必要的處理；各部分荷載懸殊的結構應設置沉降縫或適當增加構造鋼筋，以避免不均勻沉降造成應力集中而出現裂縫。

3.2 施工工藝

1)合理制定施工方案。施工方案主要是確定一次澆筑的數量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗。一次澆筑長度較長時設置垂直施工縫、厚度較大時分層設置施工縫。施工縫應設置在變截面處或承受拉、剪、彎直力較小的部位。

2)嚴格控制施工配合比。混凝土配合要經過合理試配，嚴格執行。大體積混凝土要采用水化熱較低的水泥，在混凝土中摻入粉煤灰或減水劑,降低水灰比。高強度混凝土要采用高標號水泥,控制水泥的最大用量降低水化熱和升溫，不能隨意加大或減少水泥用量,嚴格控制水灰比、沙石的含泥量、水泥添加劑的用量。

3)降低混凝土溫差。選擇適宜的氣溫澆筑混凝土,盡量避開炎熱和寒冷天氣，夏季可采用低溫水澆板混凝土,對骨料可采用噴冷水霧進行預冷,或對骨料進行覆蓋或采取設置遮陽裝置避免陽光直射，以降低混凝土拌合物的入模溫度;冬季可以采取加熱水對骨料進行覆蓋以提高混凝土拌合物的入模溫度。

4)加強施工中的溫度控制。①在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩慢降溫，降低溫度應力。夏季避免暴曬，注意保濕；冬季應采取保溫覆蓋措施，以免急劇的溫度梯度發生。②采取長時間養護，合理規定拆模時間延緩溫降時間和速度。充分發揮混凝土的“應力松弛效應”。③合理安排施工順序，控制混凝土在澆筑過程中溫度勻速上升，結構完成后避免長期暴曬。

5)改善約束條件減少溫度應力，澆筑混凝土時（尤其是大體積混凝土）采取分塊、分層澆筑，或在適當位置設置后澆帶，以放松約束程度，防止水化熱的集聚，降低溫度應力。

6)加強施工過程控制降低塑性收縮。混凝土澆筑時振動棒快插慢拔,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，采取二次振搗、二次收面技術，以排除泌水和混凝土內部水分及氣泡。

7)嚴格原材料進場，控制骨料中的活性氧化硅及含有活性氧化硅組成的礦物質蛋白石、玉髓、磷石英等的含量，降低堿集料反應。

8)控制拆模時間。混凝土在實際溫度養護的條件下,強度達到設計強度的75%以上,混凝土中心溫度與表面溫差控制在25℃以內,預計拆模后混凝土表面溫度下降不超過9℃方可拆模。

4 結束語

混凝土結構或構件在施工過程中,可以采取有效的技術措施，防止和減少裂縫的產生，一但出現裂縫，應根據裂縫的性質、大小、結構受力情況和使用要求，區別情況，及時采取涂抹水泥漿或環氧膠泥、壓力灌漿或結構補強加固處理，以保證結構的承載力和耐久性，確保混凝土工程質量。

[1]GBJ10-89,混凝土結構設計規范[S].

[2]趙國藩.鋼筋混凝土結構的裂縫控制[M].北京：海洋出版社,1991.

[3]周海濤.施工員實用手冊[M].陜西科學技術出版社,2009,02.

[4]王鐵夢.建筑物的裂縫控制[M].上海：上海科學技術出版社,1987.