混凝土裂縫原因與防治措施

梁永梅 袁河國 閆軍偉

1 概述

混凝土是當前應用很廣泛的一種建筑材料，它是由膠結材料(如水泥)、集料(也稱骨料)和水按一定比例配制，經攪拌振搗成型，在一定條件下養護而成的人造石材。混凝土承受荷載的能力較大，耐久性可塑性好，但是由于混凝土的勻質性較差，抗拉強度較低，又有膨脹、收縮、徐變等特性，因此在實際工程中，往往由于設計不當、施工馬虎、使用不當等原因，致使混凝土結構出現不同程度的裂縫，給結構造成不同程度的損傷，降低了鋼筋混凝土的承載能力、耐久性和抗滲性能，影響了建筑物的正常使用，有些裂縫則危及結構的安全，甚至造成建筑的嚴重破壞和倒塌。

2 混凝土裂縫產生的原因

2.1 設計原因

1)概念設計不周全導致混凝土產生裂縫。2)混凝土構造措施不當導致混凝土產生裂縫。3)設計中未充分考慮混凝土臨時荷載、溫度應力、收縮變形等因素，導致變形不協調從而產生裂縫。4)設計中未充分考慮結構的斷面突變而產生的應力集中。5)設計中對構件施加預應力不當造成構件裂縫(如偏心、應力過大等)。6)設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫。7)設計平面尺寸不規則，沿寬度尺寸較大的薄弱部位會產生裂縫。

2.2 材料、配合比原因

1)水泥的細度越細，混凝土越容易開裂。這是由于細度大的水泥水化快且充分，容易產生較大的水的消耗及產生較多的易于干燥收縮的凝膠和其他水化物，易引起混凝土的自干燥收縮。2)水泥品種的影響。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。3)石子含泥量越高混凝土越容易開裂。這是由于石子表面所帶的泥分妨礙了石子與砂漿之間的咬合粘結，弱化了石子的界面結構，降低了界面強度，也就是降低了混凝土的強度特別是降低了抗拉強度。因而在相同收縮應變的情況下石子含泥量高的混凝土更容易開裂。4)配合比設計原因。設計中水泥等級或品種選擇不當、配合比水灰比過大、單方水泥用量大、砂率選擇不當、混凝土外加劑摻量或品種選擇不當都將導致裂縫的產生。

2.3 施工原因

1)現場澆筑混凝土時，澆筑過快，下層混凝土在硬化初期可能發生沉降，產生橫向裂縫。2)振搗工藝不當產生裂縫。振搗不足的部位混凝土構造比較疏松，拆模后易出現蜂窩、麻面;過振部位則是粗骨料下沉，表面泌漿、泌水，中間砂漿富集，亦由表及里發生塑向裂縫和干縮裂縫。3)攪拌不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土)，攪拌不足或過長，拌和后到澆筑時間過長都將導致裂縫的產生。4)養護不足產生裂縫。混凝土澆筑后如不及時養護，易產生塑性收縮裂縫和早期干縮裂縫，特別是水泥用量大的高強度等級混凝土和高溫干燥條件下澆筑的平板結構混凝土，如不及時養護，極易出現早期裂縫。5)大體積混凝土施工時對水量計算不準、現場混凝土降溫或保溫工作做不到位引起混凝土溫度過高和內外溫差過大，混凝土會產生溫度裂縫。6)混凝土保護層過厚或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。7)模板支撐下沉、過早拆除模板、模板拆除不當容易引起混凝土開裂。

2.4 外界因素

構筑物基礎不均勻沉降、使用荷載超過設計荷載、野蠻裝修、隨意拆除承重墻或鑿洞、不可抗拒的意外事件(如火災、輕度地震等)以及酸、堿、鹽的侵蝕都將引起混凝土開裂。

3 混凝土裂縫的防治措施

3.1 設計方面

1)設計時充分考慮臨時荷載、溫度變化、收縮變形等因素對混凝土結構的影響。2)大型建筑中為減少施工過程中由于混凝土收縮對結構開裂的可能性，應正確處理好構件中“抗”與“放”的關系，靈活地運用“抗”“放”結合或以“抗”為主或以“放”為主的設計原則來選擇結構方案和使用的材料。3)設計中應在預應力可能產生裂縫的部位(特別是樓面、現澆板、墻板等薄壁構件)配置足夠的鋼筋或設置誘導縫。4)合理控制裂縫最大寬度。5)設計中應盡量避免結構斷面突變所帶來的應力集中。

3.2 材料的選擇、配合比方面

1)水泥。根據結構的要求選擇合適的混凝土等級及水泥品種、等級。宜用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥;對大體積混凝土，應盡量選用低熱或中熱水泥，降低水化熱。2)骨料。盡可能選擇非活性骨料，粗骨料應選用表面粗糙、質地堅硬、級配良好、空隙率和含砂率小的石料;細骨料宜選用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂，以提高混凝土抗裂強度。3)拌和混凝土用水。拌和混凝土用水可采用自來水或不含有有害雜質的天然水，不得使用污水攪拌混凝土。4)外加劑。外加劑可改善混凝土的和易性，調節凝結時間，提高強度，改善耐久性。應根據目前混凝土的性能要求、施工工藝及氣候條件，結合混凝土的原材料性能、配合比以及對水泥的適用性等因素，通過實驗確定其品種和摻量。5)摻合料。在混凝土中摻入摻合料可節約水泥，改善混凝土的性能。6)配合比設計。影響混凝土抗壓強度的主要因素是水泥強度和水灰比，最重要的是控制水泥用量和混凝土水灰比兩個環節。a.水泥用量。在滿足混凝土強度要求的情況下，宜盡量降低水泥用量。普通強度等級的混凝土水泥宜用150 kg/m2～450 kg/m2;高強度混凝土中水泥及摻合料總量不宜大于550 kg/m2。b.水灰比。水灰比適當，除采取特殊措施的情況下宜小于0.55 m2。

3.3 施工方面

1)加強混凝土的澆筑振搗，提高密實度。2)加強混凝土的早期養護。剛澆筑完的混凝土要及時覆蓋，防止脫水過早而產生收縮裂縫。一般在澆筑完畢后12 h～18 h內立即開始養護，連續養護時間不少于28 d或設計齡期。在冷天還要注意保溫，采用蒸養或干熱養護的混凝土，一定要控制預熱、升溫、等溫、降溫的溫度要求，避免過早脫模。3)對于大體積混凝土工程，為了減少溫度應力，最好選用礦渣水泥等水化熱低的水泥配制混凝土，同時，可以適當摻一些緩凝型減水劑，也可以用粉煤灰代替一部分水泥，或可采取降低混凝土水化升溫的措施;對于大面積混凝土施工可采取分段間隔澆筑措施，并預留后澆施工縫。4)炎熱天氣施工時應減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。5)模板構造要合理，防止模板間變形不同而造成混凝土開裂。其次模板和支架要有足夠強度和剛度，要合理掌握拆模時間，既不能過早也不宜過晚，使混凝土強度達到齡期要求。6)混凝土的降溫保溫措施。為了減少溫度應力，最好選用礦渣水泥等水化熱低的水泥配制混凝土，同時，可以適當摻一些緩凝型減水劑，也可以用粉煤灰代替一部分水泥。7)嚴格控制施工臨時荷載，構件堆放、運輸吊裝時保持支承和吊點位置正確穩定，避免振動碰撞。8)嚴格控制板面負筋的保護層厚度，現澆板負筋一般放置在支座梁鋼筋上面，與梁筋應綁扎在一起。

4 結語

由于設計、施工、使用過程中存在的某些不足，也由于混凝土內在原因及溫度變形、濕度變化、地基不均勻沉陷變形的影響，混凝土結構難免發生各種類型的裂縫。但只要嚴格執行施工操作規程和技術要求，在施工中切實抓好基層強度、混凝土的配合比設計、施工工藝、混凝土的養護等各個環節，通過改善混凝土的質量和采取有效的防治措施，混凝土的裂縫現象是可以避免的。

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