淺析混凝土裂縫的原因及控制措施

摘要：混凝土裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重的將威脅到人民的生命、財產。本文對混凝土施工中裂縫的原因及控制措施作一初步探討。

關鍵詞：混凝土裂縫 混凝土裂縫的原因分析 混凝土裂縫的控制措施

混凝土在現代工程建設中占有重要地位，而混凝土的裂縫較為普遍。混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使混凝土裂縫成了土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。

一、裂縫的原因分析

由于混凝土的組成材料、微觀構造以及所受外界影響的不同，混凝土裂縫產生的原因很多，水工建筑物產生裂縫主要有以下幾種：

1、混凝土在硬化的過程中，由于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。

2、大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

3、在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落受到模板或頂部鋼筋的抑制，在澆搗后數小時會發生這種由于混凝土塑性塌落引起的裂縫。

4、當有約束時，混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮，因為受到約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度較低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

5、混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲，體積增大三倍，從而使混凝土漲裂產生裂縫。

6、在炎熱的大風天氣，混凝土表面水分蒸發較過快，造成混凝土內部水化熱過高，在混凝土澆筑數小時后仍處于塑性狀態，易產生塑性收縮裂縫。

7、構件超載產生的裂縫，例如：構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。

8、當結構的基礎出現不均勻沉陷，就有可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。

9、當鋼筋混凝土處于不利環境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當混凝土密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。而在施工過程中，我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩定，及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

二、裂縫的防治措施

由于水化熱產生的升溫較高、降溫幅度大、速率快，使混凝土產生較大的溫度和收縮應力是導致混凝土產生裂縫的主要原因。因此，為防治水化熱引起的裂縫，施工前應計算升溫峰值、內外溫差及降溫速率，制定相應的技術措施，防止和控制溫度裂縫，確保工程質量。

1、降低混凝土入模溫度

（1）降低原材料進入攪拌機的溫度如夏季在水箱內加冰塊，降低水溫；粗骨料遮陽防曬，并灑冷水降溫；細骨料遮陽防曬；散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機溫度。（2）夏季，混凝土運輸車加保溫套或對罐體噴淋冷水降溫。混凝土泵送管道遮陽防曬。（3）混凝土澆筑作業面遮陽，減少混凝土冷量損失。

2、降低混凝土水化熱

（1）選擇中低熱品種水泥，優先選用礦渣硅酸鹽水泥。

（2）利用混凝土后期強度用，R60或R90替代R28作為設計強度。

（3）摻人一定比例的粉煤灰。

（4）摻人高效減水劑。

（5）摻加緩凝劑。

3、摻UEA膨脹劑

摻人UEA膨脹劑，在最初14天潮濕養護中，使混凝土體積微膨脹，補償混凝土早期失水收縮產生的收縮裂縫。

4、采用二次抹壓技術

混凝土大模振搗，表層刮平抹壓1~2小時后，即在混凝土初凝前在混凝土表面進行二次抹壓，消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產生的表面裂縫，增加混凝土內部的密實度。但是，二次抹壓時間必須掌握恰當，過早抹壓沒有效果；過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態，失去塑性，消除不了混凝土表面已出現的裂縫。

5、混凝土自然養護

（1）保濕養護混凝土表面經過二次抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，防止表面水份蒸發，保持混凝上處于潮濕狀態下養護。特別是對于摻入UEA膨脹劑的混凝土，在最初14天內，必須潮濕養護，方能促使膨脹劑充分發揮膨脹作用。

（2）保濕養護根據混凝土絕熱溫升計算，確定中心最高溫度，按溫控技術措施，確定養護材料及覆蓋厚度和養護時間。

保溫養護的目的：①減少混凝土表面熱擴散，減少內外溫度；②延緩散熱時間，控制降溫速率，有利于混凝土強度增長和應力松馳，避免產生貫穿裂縫。養護一般不少于15天。

（3）在常溫季節，混凝土終凝后也可采取蓄水養護的辦法，替代前兩種保濕保溫養護辦法。根據混凝土內外溫差數據，及時調整蓄水高度，也能收到預期效果。

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，因此嚴格按規程、規范要求施工，嚴把質量關，防患于未來，盡可能地降低混凝土裂縫的出現；對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，并在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。