混凝土裂縫成因及控制分析

摘 要：混凝土結構裂縫是當今工程領域非常難以解決的一個問題，如果施工中混凝土常常出現裂縫就會影響到結構的整體性和耐久性。結合實際經驗，從建筑構件、溫度變化、體積收縮和施工操作等方面分析了施工期混凝土裂縫產生原因和影響因素，提出了施工期混凝土裂縫的控制技術，對在施工期如何進行混凝土裂縫控制的研究和實踐有一定的指導意義。

關鍵詞：混凝土施工；裂縫控制；防治措施

1 混凝土施工中常見裂縫

1.1干縮裂縫

干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發產生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。

1.2塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3IT1，寬l～5mm。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。

1.3溫度裂縫

在大體積混凝土結構中，溫度應力變化及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因：首先，在施工中混凝土常常出現溫度裂縫，影響到結構的整體強度和耐久性；其次，在使用過程中，溫度變化對結構的應力狀態具有顯著的不容忽視的影響。混凝土施工中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理、原材料不合格（如堿骨料反應）、模板變形、基礎不均勻沉降等。

1.4沉陷裂縫

沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板剛度不足，模板支撐問距過大或支撐底部松動等導致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或呈30～45°角方向發展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

1.5施工操作不當引起的裂縫

具體來說，較為普遍存在的因素包括：（1）現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會導致裂縫的產生；（2）高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大；（3）現場養護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫；（4）拆模過早或現場模板拆除不當引起拆模裂縫。

2 裂縫的控制措施

2.1設計方面

在建筑設計中應處理好構件中“抗”與“放”的關系。所謂‘抗’就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施；而所謂‘放’就是結構完全處于自由變形無約束狀態下，有足夠變形余地時所采取的措施。設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。積極采用補償收縮混凝土技術。常見混凝土裂縫中，相當部分是由于混凝土收縮而造成的。要解決此問題，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮。實踐證明，效果很好。

2.2選材和配合比設計方面

根據結構要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高的水泥。選用級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求。積極采用摻合料和混凝土外加劑。

2.3施工操作方面

澆搗工作時，振搗捧要快插慢拔，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，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。混凝土裂縫防治工作中，新澆混凝土早期養護尤為重要，可保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫入模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。

2.4體積收縮引起的裂縫防治

收縮裂縫分為干縮裂縫和塑性收縮裂縫。干縮裂縫多發生于混凝土終凝前后，產生這種裂縫的原因主要是混凝土在硬化過程中，由于環境氣候條件的影響，混凝土表面的水分蒸發，水泥石中的凝膠體逐漸干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。塑性收縮裂縫多發生于新澆混凝土的板面、地面或具有較大面積的構件表面。裂縫的形狀不規則、長短不一、互不連貫。產生這類裂縫的原因主要是混凝土多為室外露天澆

3 混凝土裂縫常見補救措施

隨著施工經驗的發展，現在混凝土裂縫修補的方法有很多如：表面處理法、灌漿嵌縫封堵法、結構加固法、混凝土置換法、電化學防護法、仿生自愈合法等。其中灌漿嵌縫封堵法又可分為壓力注漿法、開槽填補法和涂膜封閉法三種。

3.1表面處理法

包括表面涂抹和表面補貼法。表面涂抹適用范圍是槳材難以灌人的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

3.2灌漿嵌縫封堵法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。它的三種方法可以單獨使用，也可以同時使用。例如橋梁裂的修補可先注漿，在涂膜封閉；而對于路面、墩臺的粗大裂縫則采用開槽填補發為宜；為了防止鋼筋銹蝕，混凝土受到有害離子的腐蝕，則可以采用涂膜防水處理。

3.3結構加固法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗；鉆心取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。

結論

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象。混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

參考文獻：

[1]張曉丹.型鋼斜支撐剪力墻的抗震模擬分析[D].大連：大連理工大學，2005.

[2]張振宇.三維廣義有限元法及其在混凝土結構開裂分析中的應用[D].南京：河海大學，2005.

[3]馮秀芳.商品混凝土可泵性優化技術[J].河北水利，2008（10）.

[4]王鐵夢.建筑物的裂縫控制[M].上海：科學技術出版社，l987.