混凝土裂縫產生的原因及控制研究

【摘要】在結構混凝土施工過程中，混凝土表面常會出現各種病害，在這些病害中，混凝土裂縫是最為普遍的結構性病害之一。它不僅影響了結構的美觀，還會降低結構混凝土的強度，影響結構的使用性能，降低結構的使用壽命，給人們的工作、生活、生產帶來了很多不便。因此，對引發結構混凝土裂縫的成因進行分析、歸納及采取預防措施是非常有必要的。

【關鍵詞】：混凝土裂縫；產生原因；控制研究

前言

目前的土木建設工程，以混凝土結構占主導地位，混凝土結構由于內外因素的作用不可避免地存在裂縫，而混凝土產生裂縫的原因有多種，但根本原因是混凝土中的拉應力超過了混凝土的抗拉強度，具體可歸結為溫度和濕度變化、外荷載產生的變形過大和施工方法不當這三種原因。本研究除了簡述混凝土裂縫產生的原因外，還詳解了控制混凝土產生裂縫的手段，從而使廣大讀者對這方面的內容有一個更加深入的了解。

1.混凝土裂縫產生的原因

1.1沉降收縮裂縫

混凝土一般都采用柱塞泵泵送，泵送時會產生比較大的沖擊力，因此模板支撐系統必須經過嚴格的計算，要復核鋼管強度、整體剛度、抗傾覆能力，并適當加密立桿間距，減小和控制模板下撓程度，以保證模板支撐系統有足夠的剛度來承受混凝土的澆筑沖力。一旦剛度不夠，混凝土就會產生沉降收縮裂縫。

1.2塑性裂縫

塑性收縮裂縫出現在暴露于空氣中的混凝土表面，裂縫較淺，長短不一，短的僅20cm-30cm，長的可達2m-3m，寬1mm-5mm，裂縫互不連貫，類似干燥的泥漿面。

1.3溫度裂縫

水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的前7d內，一般每克水泥可以放出502J的熱量，如果以水泥用量350kg/立方米-550kg/立方米來計算，每立方米混凝土將放出17500kJ-27500kJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高。尤其是對大體積混凝土來說，這種現象更為嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，所以，混凝土可形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫度成正比，當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產生裂縫。這種裂縫初期出現時很細，隨著時間的發展而繼續擴大，甚至達到貫穿的情況。

2.防止混凝土產生裂縫的措施

2.1防止發生沉降收縮裂縫的控制措施

混凝土模板支撐系統要做到構造合理、重點加強，特別需要注意的是不能缺少掃地桿。模板拼縫要滿足施工及規范要求，做到不漏水、不漏漿，為保證樓板厚度應嚴格控制模板和混凝土頂標高。

2.2防止發生塑形裂縫的控制措施

防止發生塑形裂縫的控制措施有以下幾個：第一，選用水泥時，宜選用鋁酸三鈣谷量較低，細度不宜過細，礦渣含量不宜過多的水泥，砂不應該選用特細砂。在確定配合比時，應采用低水灰比，低水泥用量和低用水量，選用級配良好的砂子和石子。氣溫較低時，在混凝土中摻加促凝刑，以加速混凝土的凝結和強度發展。第二，澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。第三，振搗密實，減少混凝土的收縮量。施工中應加強振搗，提高密實度，加強澆水養護，延遲收縮發生，以避免在早期混凝土強度較低時，出現過大的收縮而造成裂縫。第四，采用合理的構造措施。收縮裂縫多出現在伸縮縫間距過大的建筑中，有的建筑物溫度收縮的間距雖符合規范中使用要求，但由于施工周期長，結構在較長時間內為暴露在大氣中的露天結構，其收縮變化明顯比室內結構要大，因此，大多在施工期間出現裂縫，故在結構中斷面薄弱處、應力集中處宜采取加強措施。第五，在氣溫高、風速大、干燥的天氣時施工，加擋風設施?；炷翝仓髴霸邕M行噴水養護，使其保持濕潤。大面積混凝土宜澆完一段，養護一段。在炎熱季節，需加強表面的抹壓和養護。必要時加設遮陽擋風及噴霧設施等。第六，避免各種應力疊加?；炷馏w積較大時，要防止各種收縮應力疊加，在結構應力復雜、應力集中或應力較大的部位，特別要防止出現過大的收縮應力。

2.3防止發生溫度裂縫的控制措施

防止發生溫度裂縫的控制措施主要有以下幾個：第一個控制措施，考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復合水泥，對于體積較大的結構，應優先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。其次，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高，可根據工程結構實際承受荷載時的情況，并和設計單位協商，以56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設計強度。對大體積鋼筋混凝土基礎的高層建筑，28d不可能影響混凝土結構，因此，將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d是合理的；第二個控制措施，在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝、引氣劑的外加劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以減少水化熱，放熱峰的出現時間，從而減少溫度裂縫。第三個控制措施，澆筑大體積混凝土結構不得已而采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時，應考慮在保證強度指標的情況下，摻加一定量活性摻合料（如粉煤灰、礦渣微粉等），活性摻合料對水泥的替代越大，降低混凝土溫升的效果越好。摻加粉煤灰混凝土的溫度和水化熱，在 1d- 28d 齡期內，摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數，即摻加 20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的 80%，可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。

3.加固混凝土的措施

3.1加大截面加固法

該法施工工藝簡單、適應性強，設計師需要具有成熟的設計和施工經驗；該方法適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業時間長，對生產和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

3.2粘貼鋼板加固法

該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業，對生產和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。

3.3粘貼纖維增強塑料加固法

粘貼纖維增強塑料加固法具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

3.4置換混凝土加固法

該法的優點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點；適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。

4.結語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。所以，我們需對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，研究出更合理的方法應對各類混凝土施工裂縫，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

參考文獻

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