混凝土構造物裂縫產生原因及預防

李 慧 杰

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

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混凝土構造物裂縫產生原因及預防

李 慧 杰

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

結合工作經驗，從溫度、保護層、養護、地基沉陷、荷載、原材料、凍脹七方面，分析了混凝土構造物產生裂縫的原因，并探討了相應的防治措施，從而確保混凝土構造物的施工質量。

混凝土，構造物，裂縫

1 概述

近些年，我省的公路設施取得了飛速發展，特別是高等級公路。鋼筋混凝土構造物也大量的出現，但是在混凝土結構施工的同時也出現了一個問題，就是混凝土結構如果在施工過程中不嚴把質量關，很容易產生裂縫，這樣不但影響美觀還造成結構物設計年限縮短，嚴重的還可能造成事故。下面分析了導致混凝土結構物產生裂縫的原因，以達到防患于未然的目的。

2 構造物裂縫產生原因及預防措施

2.1 溫度太高產生的裂縫

溫度太高造成混凝土構造物產生裂縫有兩種情況：一是氣溫太高，二是大體積混凝土自身溫度太高。

1)氣溫太高造成的裂縫，主要是夏季施工時，氣候炎熱、氣溫高，砂石材料、地基和模板等在太陽照射下溫度很高。其次，是新出廠的水泥溫度也很高，加之夏季的高氣溫使水泥中的熱量難散發，有些水泥溫度甚至可達到70 ℃左右。各組成材料溫度很高，拌好的混凝土自然也有很高的溫度，大面積的混凝土暴露在大氣中，極易產生裂縫。

2)構造物往往體積較大，大體積混凝土在硬化過程中內部會產生大量的水化熱，受內外溫差影響較大往往也會生成裂縫。

在攪拌、振搗、凝結、硬化的整個過程中,混凝土內部始終發生水化反應，經試驗證明：隨著混凝土中水化反應的發生，其體積也會產生膨脹和收縮變化。如果混凝土體積變化沒有受到約束，這種變化能夠自由進行。但實際上混凝土體在脹縮變形時，會受到內部膨脹和外部模板等物體的約束，從而使混凝土體膨脹收縮受到阻礙，這就會相應的在其內部產生拉壓應力，并且會反復作用。同時混凝土體熱傳導性不好，使混凝土體內外膨脹收縮不均勻，這樣的相互約束也能產生拉應力和壓應力差，從而產生裂縫。

在施工過程中宜根據具體情況，優先選擇水化熱低的水泥，嚴格控制水泥的單位用量，降低骨料入模溫度，控制混凝土內外溫差，并且注意降溫時要放慢速度，有必要時亦可在大體積混凝土內部設置冷卻管進行散熱，還可以在澆筑混凝土時采用分層澆筑的方法。

我們在施工時，也可以盡量避開正午高溫時段，在上午和下午氣溫較低的時段進行混凝土澆筑。

2.2 保護層過薄產生的裂縫

在進行鋼筋混凝土施工時，必須留有足夠的鋼筋保護層。如果鋼筋過密且保護層又達不到規范規定，很容易在混凝土結構物表面生成裂縫。

如果混凝土的保護層厚度達不到規范要求，空氣中的二氧化碳就會逐漸侵蝕鋼筋，導致其產生碳化，鋼筋周圍的堿度就會降低；如果構造物長期處于富含氯化物的環境中，那么氯鹽的長期侵入，會導致鋼筋的保護膜破壞，空氣中的水、氧氣和鐵離子將會發生反應，產生銹蝕，銹蝕物氫氧化鐵的體積將增大2倍～4倍，造成混凝土保護層的縱向裂縫。鋼筋銹蝕后，其有效作用面積減小，鋼筋和混凝土的握裹力減小，從而導致結構物的受力下降，并會誘發其他形式裂縫，嚴重的還能導致構造物破壞。

想要有效預防鋼筋銹蝕，在設計階段就應根據有關規范規定及受力驗算，采用合理的保護層厚度；施工時試驗人員在現場控制好混凝土的水灰比，施工工人振搗到位，確保混凝土有良好的密實度，并嚴格控制含氯鹽添加劑的使用量。特別是在海水中和強腐蝕氣體、液體的環境中，更應嚴格按以上方法施工。

2.3 養護不到位產生的裂縫

混凝土結構物的裂縫大部分主要是養護早期因為表面干縮而產生的表層裂縫，其產生原因主要是由于混凝土體在剛澆筑完時養護工作沒有做到位。

從混凝土澆筑開始到水化放熱過程基本結束，約30 d左右。在這段時間里有兩個主要特征：一是水泥會釋放出巨大數量的熱，二是混凝土的彈性模量會發生劇烈變化。

混凝土在早期養護階段的關鍵在于維持適當的溫度和濕度條件，以通過針對以上兩點來取得良好效果。一要使混凝土保持良好的溫度、濕度條件，避免產生有害的干縮。二要創造良好環境，使水化作用能夠正常進行，以達到設計要求和規范規定的強度和抗裂能力。

因此，混凝土結構澆筑完成后必須加強養護，特別是7 d內的養護。養護的方法可視實際情況采用覆蓋灑水或涂養護劑。

2.4 地基沉陷產生的裂縫

由于地基不均勻沉降會產生豎向和水平的位移，致使混凝土結構物產生附加應力，其應力超過了結構的抗拉極限，從而使結構物產生裂縫。地基沉陷導致混凝土結構產生裂縫的情況有以下幾種：

1)在建造箱涵等現澆混凝土結構時，如果地基承載力不夠或地基處理達不到設計要求，往往會發生地基不均勻沉降。這樣，混凝土結構就會遭到破壞，出現裂縫。2)在支架現澆的混凝土結構中，如果支架基礎處理不好，在支架未拆除時就會導致支架下沉，從而造成混凝土結構出現裂縫，嚴重的還會破壞結構，釀成事故，需引起足夠重視。3)施工過程中，采用夯填土做底模的工程中，因混凝土結構尚未達到設計強度而沉降，使結構物產生裂縫。4)構造物投入使用后，原來的地基可能發生變化。當地基經水浸泡后，特別是濕陷性黃土、素填土等特殊土地基，遇水后會急劇下沉，致使結構受力不均而產生裂縫。當基礎為軟土地基時，由于抽水或干旱時地下水下降，地基土固結下沉，構造物基礎下出現虛空，會使混凝土體荷載加大，出現裂縫。如果河道中的混凝土構造物基礎埋置較淺，經水流沖刷后，基礎下被掏空，造成基礎懸空、沉降，出現受力不均，同樣會產生裂縫，嚴重的還會造成構造物破壞。我們在施工中要嚴把質量關，嚴格按照規范和設計處理地基，同時通過設計手段加強地質勘測，進行多種基礎設計方案比選。

2.5 荷載產生的裂縫

在荷載作用下產生的裂縫一般有以下幾種情況：

1)混凝土強度不夠而在該結構物上不加限制的堆放施工機具、材料，或強度雖達到設計值但在其上放置超負荷的大型機械；2)在預應力混凝土上施加超值的應力或開鑿也會造成裂縫的產生；3)無施工方案，混凝土構件起吊、運輸、安裝時不合理；4)隨便更改圖紙，野蠻施工，改變了原設計的受力結構；5)沒有驗算結構物在振動下的疲勞強度。

為了有效預防裂縫形成，我們就要堅決做到嚴格按照有關規范和規程施工，施工前制定切實可行的施工方案，科學合理的組織施工，各部門互相配合、協調一致。

2.6 原材料不合格產生的裂縫

組成混凝土結構的各種原材料對于結構物的質量是否合格起著非常重要的作用。

水泥和水在混凝土中最為重要，水泥是混凝土結構的膠凝材料，水是混凝土中水泥進行水化反應必不可少的材料，而砂和碎石則是混凝土結構的骨料。因此，混凝土的組成材料中任何一種不合格都將造成混凝土結構物產生裂縫。

為了切實有效的預防裂縫的產生，施工中的材料、工程、試驗各部門必須互相配合，從原材料的選擇、采購、進場、配比試驗、澆筑等各環節嚴格按規范和設計要求控制，杜絕不合格材料的使用。

2.7 凍脹產生的裂縫

從拌合、澆筑直至達到設計強度，混凝土內部存在大量水分。當氣溫降至0 ℃以下時，混凝土就會出現結冰現象，其體積將膨脹達9%，混凝土會產生膨脹應力，使混凝土強度降低，從而出現裂縫。特別是混凝土在初凝時受凍最嚴重，齡期達到后混凝土強度損失最多能達到50%。

混凝土的飽水狀態及溫度降至0 ℃以下是其結冰、受凍、膨脹必不可少的條件。當混凝土構造物中砂石空隙較多、吸水性強；砂石中含雜質超標；混凝土水灰比較大、振搗不夠密實；保溫措施不到位使混凝土養護前期受凍時，均可導致混凝土受凍而產生裂縫。

因此，在冬季施工時應采取全面有效的保溫措施，如電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法以及摻加防凍劑等，都能確保混凝土在氣溫降至0 ℃以下時正常硬化。

只有知道了混凝土構造物裂縫產生的原因，才能做到有目的的預防裂縫的形成，杜絕質量事故的發生。

[1] 龔召熊.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

[2] JTG E30—2005,公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S].

[3] 沈雪良.混凝土溫度裂縫及預防措施[J].山西水利，2008(3)：49.

Concrete structure cracking causes and prevention

Li Huijie

(ShanxiHighway&Bridge2ndCorporation,Linfen041051,China)

Combining with working experience, starting from aspects of temperature, protective layer, maintenance, foundation collapse, load, raw material and frost heaving, the paper analyzes concrete structure cracking causes, and explores corresponding preventive measures, so as to guarantee concrete structure construction quality.

concrete, structure, crack

1009-6825(2016)13-0145-02

2016-02-21

李慧杰(1975- )，男，工程師

TU755

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