混凝土裂縫產生成因及防治

張毅

[摘要]隨著我國基礎設施建設領域的大力發展，2017年全國水泥產量23.2億t，以水泥為主要添加材料的混凝土已經成為應用最為廣泛的最主要的建筑材料之一。混凝土由于其自身未硬化前的可塑性和良好的抗壓能力，穩定的耐久性以及相對經濟的價格廣泛應用于各種建筑結構工程。如何對混凝土裂縫進行控制是工程人員需要認真面對的事情。

[關鍵詞]混凝土;建筑材料;裂縫

文章編號：2095-4085（2019）03-0003-01

雖然混凝土有著諸多適用于工程領域的優點，但也有其自身的缺點。本文就混凝土裂縫的產生成因進行具體分析，以及根據成因，分別討論其相應的防治措施。

1混凝土裂縫原因分析

想要分析混凝土裂縫產生原因，首先從微觀方面談起。

（1）首先混凝土是一種混合物，它是由水泥作為膠凝材料，碎石和砂作為填充物的混合體，質量良好的碎石和砂具有很好的水穩定性，遇水后體積不發生變化，而水泥作為膠凝材，其主要成分是硅酸鹽礦物C3S、C2S（一般占比75%），鋁酸鹽（一般占比22%）C3A、C4AF以及其他礦物（1%）組成，水泥水化機理則是C3S（硅酸三鈣）、C2S（硅酸二鈣），C3A（鋁酸三鈣）、C4AF（鐵鋁酸四鈣）與水反應，生成如CaSIO3·nH2O的水化物，而這些水化物的宏觀表現則是硬化的水泥。那么從微觀上來說，一開始由多個硅酸鹽分子和游離水分子構成的混合物，發生水化反應后合并成一個較大的分子，分子間距離縮短。體積自然收縮，產生裂縫。這種裂縫的特點是無明顯方向性，不規則，內外都有，裂縫大小與水泥摻量有關（較小的摻量意味著較少的水化反應引起較小的體積收縮），與水泥種類有關。

（2）如果配合比不當或現場任意加水，則混凝土中的游離水除了滿足水化反應的需求外尚有剩余，剩余的游離水表面的直接蒸發，內部的游離水通過毛細孔道經過較長一段時間后也會蒸發而留下細小的空洞，如在混凝土硬化的過程中，表面漿液張力大于其強度，則表面張力將這些空洞拉扯貫通，在混凝土表面形成不規則的龜裂紋。在工程實踐中澆筑完混凝土后，如果結構物表面有一層浮漿未及時清除，則待浮漿凝固后會產生網狀裂紋就是因為上述原因。

（3）水泥在水化反應過程中會放熱，這里有一個熱脹冷縮的過程，且在溫度較高時，混凝土因為水化反應已經形成固體，因此溫度回落時，混凝土體內部和表面會隨著溫度下降而產生的裂縫。這種裂縫的特點是無明顯方向性，不規則，內外都有，且與混凝土溫度變化密切相關。

（4）從宏觀上來看，混凝土澆筑分塊較大也會產生裂紋，世界上沒有理想的剛體，受力后發生變形是普遍存在的，無論是多高承載力的地基，彈性變形和非彈性變形總是客觀存在的，因此，當澆筑混凝土對相應基礎施加壓力時，如果基礎不均勻沉降和變形發生在部分混凝土已固結之后，由于這部分混凝土早期強度不足，往往局部應力超出當時混凝土的強度，則這部分混凝土會產生裂縫。這種裂縫的特點是大致方向垂直于基礎，由一條或幾條主裂縫構成，根據地基沉降及變形的大小，裂縫寬度不等。

2主要應對措施

下面就針對以上三點主要裂縫成因，分別對癥下藥提出幾點預防措施。

對于第一種裂縫產生的防治，可以通過以下幾個途徑改善：（1）合理調整配合比，減少水泥用量，適當的采用粉煤灰代替水泥的膠凝作用。使混凝土主要靠粗骨料之間的機械咬合和接觸來提高承載力，水泥盡量只起到膠合作用，水化反應總量減少了，水化反應引起的干縮就會相應減少。以此來達到減小第一種裂縫的目的。（2）另外一方面可以通過摻加適量微膨脹劑使澆筑后的混凝土略微膨脹，以抵消部分收縮，工程實踐中預應力管道注漿，箱梁頂板人洞的封口混凝土，連續剛構橋的合龍段混凝土都需要摻加部分微膨脹劑來抵消收縮變形。（3）選用安定性好的水泥作為膠凝材料。水泥安定性中重要的指標就是體積安定性，安定性好的水泥收縮較小。

對于第二種裂縫產生的防治，主要是保持混凝土與環境溫度盡量一致，減少溫度引起的熱脹冷縮。因此對于混凝土構件我們可以通過以下幾點來實現。（1）減少水泥用量（水化反應少了，溫度自然降低）;（2）混凝土內部布置冷卻水管，通過冷卻水管內通水，帶走多余熱量能顯著降低混凝土內部溫度，保證水化反應期間，結構物內部溫度下降至接近環境溫度。

對于第三種裂縫產生的防治，主要注意地基的穩定性，雖然變形和沉降是不可避免的，但是穩固的基礎可以減少不均勻沉降的發生使裂縫盡可能的減小。

3總結

混凝土作為常規建筑材料已經應用到建筑工程的方方面面，控制好混凝土裂縫，提高構件的耐久性是一個關系到結構安全和建設投資的大事，本文意在拋磚引玉，希望在將來能夠看到更多的好的裂縫防治措施出現在工程實踐中。