淺談混凝土結構裂縫成因及控制

林文勝

（福建章誠隆建設工程有限公司）

淺談混凝土結構裂縫成因及控制

林文勝

（福建章誠隆建設工程有限公司）

鋼筋混凝土結構裂縫是工程建設中普遍存在的問題，尤其是最近十幾年，商品混凝土的廣泛的應用，使得混凝土的均質性得到了很大的改善，但同時也增加了裂縫防控的難度。而建筑物的鋼筋混凝土結構的裂縫不僅僅會影響建筑的美觀，還會給建筑物的質量和穩定性造成很大的影響。基于此本文將淺述鋼筋混凝土結構的裂縫的成因以及控制措施。

混凝土；結構裂縫；成因；控制

引言

混凝土結構出現各種病害中，裂縫問題是最普遍的，裂縫問題影響建筑物的整體美觀度，降低混凝土的強度，威脅建筑物的使用質量和使用壽命，嚴重影響人們的生產和生活，因此需要解釋實際情況，分析混凝土裂縫出現的原因，針對原因提出有效的預防措施，徹底解決混凝土裂縫問題。

1　混凝土裂縫的分類

1.1結構性裂縫

結構裂縫產生原因是承載力不足，其主要形式有以下幾種：

（1）設計原因引起的裂縫。①設計計算與實際受力不符產生的裂縫。②鋼筋錨固長度無法滿足生產要求而產生的裂縫。③構件剛度不符合要求導致結構產生裂縫。④平板結構構造設置不當導致的板面裂縫。⑤忽略次要應力導致的裂縫，應力分布及開裂如圖1所示。⑥施工設計和實際施工不符產生的結構裂縫。

（2）施工原因引起的裂縫。①施工時，鋼筋位置擺放不正確，在結構中引起的裂縫。②模板支護不當，在構件中產生的裂縫。③施工使用的原材料不符合設計要求或不合格而引起的裂縫。④施工時，構件未達到規定的強度要求便使其承受堆載等荷載而引起的裂縫。⑤施工質量達不到要求而引起的裂縫。

圖1　應力分布開裂圖

（3）使用原因引起的裂縫。①改變建筑物的使用條件引起的裂縫。②火災等事故引起的裂縫。③由地震等偶然荷載引起的結構開裂。

1.2非結構性裂縫

（1）收縮裂縫。收縮裂縫是由濕度變化引起的，它是混凝土非結構性裂縫中的主要部分。工程常見收縮裂縫有沉降收縮裂縫、塑性收縮裂縫以及干燥收縮裂縫三類。自身收縮與干燥收縮所占比例如表1所示。

（2）溫度裂縫。混凝土受溫度變化產生熱脹冷縮，如果混凝土內外溫差或季節氣溫變化過大，在混凝土結構內部產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫，這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫常出現在我國北方地區的建筑物中。

（3）沉降裂縫。如果地基承載力不均勻，則建筑物會發生不均勻沉降，使得建筑物結構內部產生拉應力和剪應力，導致結構薄弱部位產生裂縫，這種裂縫稱為沉降裂縫。

表1　自身收縮與干燥收縮所占比例

2　混凝土裂縫的產生原因

2.1收縮裂縫的產生原因分析

收縮裂縫是由溫度變化引起的，它占混凝土非結構性裂縫中的主要部分。

2.1.1塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫產生于新澆筑混凝土表面，大多產生于混凝土初凝后、終凝前。主要原因包括：①沒有及時對澆筑后的混凝土采取覆蓋措施，導致混凝土表面的水分快速蒸發，體積收縮逐漸加快，此時混凝土強度還不高，不能抵抗體積收縮的應力，出現開裂。②混凝土的水灰比不科學，水泥或粉砂等用量較大。③使用的滲透性模板或墊層吸水性較強。④混凝土沒有按照要求振搗或振搗不足。

2.1.2干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫出現在混凝土表面，裂縫寬度在0.05～0.2mm，走向也沒有規律，一般在混凝土澆筑后的一段時間才出現。出現這類裂縫的主要原因包括：①沒有加強對混凝土的養護，導致混凝土表面水分蒸發，體積收縮，在溫度的影響下，混凝土出現拉應力，表面出現開裂。②混凝土級配不當，其中含有較多的砂石，導致混凝土抗拉強度低。③沒有按要求振搗，導致表面的砂漿層較厚，收縮力變大。

2.1.3碳化收縮裂縫

碳化收縮裂縫出現在混凝土表面，一般呈現花紋狀，裂縫較淺，這類裂縫形成的主要原因包括：在空氣中二氧化碳的影響下，混凝土中的氫氧化鈣變成碳酸鈣，混凝土表面出現收縮現象，內部沒有發生反應的部分約束表面部分最終導致龜裂。

2.2溫度裂縫的產生原因分析

表面溫度裂縫主要由溫差引起，針對大體積混凝土，硬化期間，水泥漿釋放大量的熱量，混凝土內部溫度升高的同時，內外溫差逐漸增大，混凝土表面出現降溫收縮，表面也將產生較大的拉應力，此時的混凝土強度不高，極易出現裂縫。

2.3沉降裂縫的產生原因分析

①結構、構件下面的地基軟硬不均或存在軟土混凝土澆注后，隨著時間的推移，地基局部發生沉降。②由于不同的結構存在一定的載荷差異，加上地基受力不均衡，導致結構應力較為集中，最終出現裂縫。③如果冬季施工將模板支架安裝于凍土層，上部結構強度不足，地層下沉。最終產生裂縫。

3　混凝土結構裂縫預防措施

3.1干縮裂縫的預防措施

①選用收縮量較小的水泥，并且降低水泥用量。②水灰比會影響混凝土干縮，因此在進行混凝土配合比設計時，應該嚴格控制水灰比，并且摻加合適的減水劑。③混凝土用水量應該小雨配合比設計所設定的用水量。④加強混凝土的早期養護，適當延長混凝土的養護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑養護。

3.2溫度裂縫的預防措施

①盡量選用低熱或中熱水泥，如粉煤灰水泥等。②減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。③降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。④改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。⑤改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土的澆筑溫度。⑥在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現時間。⑦高溫季節澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的溫度。⑧大體積混凝土的溫度應力與結構尺寸相關，混凝土結構尺寸越大，溫度應力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。⑨在大體積混凝土內部設置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內外溫差。⑩加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻、保護措施。11○預留溫度收縮縫。12○減小約束，澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。13○加強混凝土養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養護，適當延長養護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節，混凝土表面應設置保溫措施，以防止寒潮襲擊。14○混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。

3.3沉陷裂縫的預防措施

①對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。②保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。③防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。④模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。⑤在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

3.4塑性裂縫及其他裂縫的預防措施

①選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。②嚴格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。③澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。④及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。⑤在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施，及時養護。

4　混凝土結構裂縫控制

4.1混凝土材料的應用

混凝土材料質量直接影響著混凝土施工質量，所以必須科學選用施工原材料。選擇水泥時，應該盡量選擇水化熱較低且收縮量偏低的水泥，并且合理降低水泥用量。施工過程中，要抽樣檢測水泥的各項指標，必須保證所用水泥符合設計要求。

在集料應用中，要嚴格控制細骨料含泥量。粗集料的選用必須保證質地堅硬，并且其級配必須符合設計要求，集料孔隙率也應該控制在合理范圍內，避免集料中含有雜質。另外，在混凝土材料中添加化學劑也可以改善混凝土性能，主要的化學添加劑有減水劑等。

4.2優化配合比

原材料的配合比可以直接影響混凝土的整體性能，所以原材料的配合比應該保證科學合理。如果材料水化熱較大，則會因較大溫度差導致混凝土結構法和腎功能裂縫，所以應該合理降低水化熱，優化混凝土配合比，降低水灰比，明確水泥用量和用水量。

4.3配筋設計

根據工程施工要求配置混凝土鋼筋，結合工程實際，充分考慮鋼筋品種、鋼筋規格以及鋼筋數量，評估構件性能；以施工圖紙為主要依據，確定鋼筋配置位置，避免混凝土開裂。

4.4模板施工

模板施工質量控制應該注意以下幾點：①模板的設計和制作過程中，應該保證模板的剛度和強度，盡量防止混凝土模板變形或者擠壓產生裂縫。②混凝土澆筑前，應該保持模板和基層的濕潤度。③合理控制模板拆模時間，確定混凝土強度達到設計要求后，才可以按照相關要求進行拆模作業。

4.5混凝土澆筑

在混凝土澆筑過程中，應該合理控制振搗時間，并且保證振搗均勻，防止混過振或漏振現象。混凝土初凝節后，還應該進行二次振搗，排除混凝土內部的水分和氣泡，避免混凝土沉降收縮產生裂縫。如果混凝土水泥用量較大，則應該合理控制混凝土內外溫度差，所以可以在施工過程中預埋測溫設備，降低溫度，并且采取通風排熱措施，盡量減少溫度裂縫。

4.6做好養護措施

在完成混凝土澆筑作業后，制定完善的混凝土養護措施，在混凝土終凝之前，采用合理的方法保證混凝土表面濕潤，在混凝土未完全干燥之前，對其進行覆蓋，及時灑水養護，一般養護時間為一周，如果在施工中應用了相應的緩凝劑，則必須將養護時間延長至2周，混凝土養護期間，及時進行溫度測定，避免內外溫差較大。

5　案例

5.1工程概況

圖2

長樂古槐新寧花苑，位于長樂市古槐鎮，本工程設計地面建筑7幢，建筑高度4～18層，框架剪力墻結構，1#、3#、5#樓范圍內設一層地下室，采用梁板式筏型基礎。該工程地下室基礎混凝土設計強度等級為C35，抗滲等級P6，各樓層梁板混凝土強度等級均為C25，屋面混凝土為密實性混凝土，抗滲等級P6，強度等級為C25，該工程結構混凝土施工時間在6～12月份。

5.2預防措施

在結構混凝土施工過程中，對混凝土的結構裂縫、塑性收縮裂縫、溫度裂縫的預防采取了不少措施。

（1）選用干縮較小的水泥品種。

（2）合理配制混凝土，嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的砂，減少空隙率和砂率。

（3）適當提高混凝土的抗拉強度，在水泥用量一定的條件下，縮小水灰比可使混凝土抗拉強度增高大于混凝土干縮應力的增加，有減少裂縫趨勢。

（4）施工中應掌握正確的振搗方法，確保混凝土振搗密實，以減少收縮量，提供混凝土的抗裂性。

（5）夏季施工應盡量避開中午炎熱天氣澆筑混凝土，應選擇傍晚或晚上時間澆筑。

（6）澆搗混凝土前，應將基層或模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

（7）澆筑施工為了減少輸送管對板面負筋的破壞，采用布料機與混凝土輸送管連接后澆筑混凝土。避免了因板面負筋的踩踏造成的結構裂縫。

（8）澆筑后及時采用公路養護專用毛毯對混凝土進行覆蓋澆水養護，確保養護質量，盡量延遲混凝土干縮的發生。

5.3取得效果

通過科學合理的預防措施，使得結構混凝土有效的避免了裂縫過分的產生。混凝土的質量很好，表面光滑、密實、滿足混凝土結構驗收規范的要求。

6　結論與展望

鋼筋混凝土結構裂縫威脅建筑產品的安全性和耐久性，雖然在施工中不可避免地會出現裂縫，但裂縫的有害程度是可以避免的，這就需要不斷加強裂縫原因分析，從設計、施工、材料等方面入手，弄清裂縫出現的原因，采取有效的解決措施，對裂縫問題進行控制，徹底解決混凝土裂縫問題，提高建筑產品的安全性。

[1]楚相華.大體積混凝土結構裂縫的質量控制分析[J].黑龍江科技信息，2010（30）：12～13.

[2]陳建南.淺析混凝土裂縫的形成及預防措施[J].科學大眾（科學教育），2011（05）：39～41.

[3]趙克興.淺談水工混凝土裂縫問題[J].科技與企業，2011（08）：54～55.

[4]站春暉，施國旺.淺析建筑施工中商品混凝土裂縫的控制[J].民營科技，2010（06）：09.

TU755

A

1673-0038（2015）42-0034-03

2015-9-30