淺談混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及其預(yù)防措施

摘要：混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要地位。而在今天，混凝土在施工過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍和常見的現(xiàn)象，并且在大體積混凝土施工中表現(xiàn)尤為突出。本文主要介紹裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫產(chǎn)生 原因 措施

1 混凝土裂縫簡述

混凝土在施工中對有些結(jié)構(gòu)按其所處條件的不同，允許存在一定寬度的裂縫。但施工中仍盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，以確保工程質(zhì)量。

裂縫產(chǎn)生的主要原因：由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫：由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫；由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護(hù)、堆放、運(yùn)輸、吊裝等)引起的裂縫。

裂縫的分類：按裂縫的方向、形狀分類有水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫以及放射狀裂縫等；按裂縫深度分類有貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種：按成因分類主要有塑性裂縫、干縮裂縫、溫度裂縫及不均勻沉降裂縫。

2 混凝土裂縫分析

2.1塑性裂縫：

2.1.1裂縫現(xiàn)象：裂縫在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則且長短不一，互不連貫，類似干燥的泥漿面。大多在混凝土澆筑初期(一般在澆筑后4小時(shí)左右)，當(dāng)混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，或本身溫度長時(shí)間過高(40℃以上)，而氣候很干燥的情況下出現(xiàn)。塑性裂縫又稱龜裂，屬于干縮裂縫，出現(xiàn)普遍。

2.1.2產(chǎn)生原因：混凝土澆筑后，表面沒有及時(shí)覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇的體積收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度很低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的粉砂。混凝土水灰比過大，模板過于干燥。

2.1.3預(yù)防措施：配制混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率；同時(shí)，要振搗密實(shí)，以減少收縮量，提高混凝土抗裂度。澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕潤，混凝土澆筑后，對裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤；大面積混凝土宜澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。此外，要加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)工作。混凝土養(yǎng)護(hù)可采用表面噴氯偏乳液養(yǎng)護(hù)劑，或覆蓋濕草袋、塑料布等方法；當(dāng)表面發(fā)現(xiàn)微細(xì)裂縫時(shí)，應(yīng)及時(shí)抹壓，再覆蓋養(yǎng)護(hù)

2.2干縮裂縫：

2.2.1裂縫現(xiàn)象：裂縫為表面性，寬度較細(xì)。其走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律。較薄的梁、板類構(gòu)件(或桁架桿件)，多沿短向分布；整體性結(jié)構(gòu)多發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處：平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣，大體積混凝土在平面部位較為多見，但側(cè)面也常出現(xiàn)，并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。

2.2.2產(chǎn)生原因：混凝土成型后，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，受到風(fēng)吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起混凝土表面開裂，或者構(gòu)件水分蒸發(fā)，產(chǎn)生體積收縮受到地基或墊層的約束，而出現(xiàn)干縮裂縫。混凝土構(gòu)件長期露天堆放，表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化，混凝土經(jīng)過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層，后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件露天生產(chǎn)后長久為張拉等。

2.2.3預(yù)防措施：混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大；嚴(yán)格控制砂石含泥量，避免使用過量粉砂；混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，并注意對板面進(jìn)行抹壓，可在混凝土初凝后、終凝前進(jìn)行二次抹壓，以提高混凝土抗拉強(qiáng)度，減少收縮量。加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。長期露天堆放的預(yù)制構(gòu)件，可覆蓋草簾、草袋，避免曝曬，并定期適當(dāng)灑水，保持濕潤。薄壁構(gòu)件則應(yīng)在陰涼地方堆放并覆蓋，避免發(fā)生過大濕度變化

2.3溫度裂縫：

2.3.1裂縫現(xiàn)象：表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性；梁板式或長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯(cuò)。深進(jìn)的和貫穿的溫度裂縫，一般與短邊方向平行或接近于平行，裂縫沿全長分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度沿全長沒有太大的變化。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間，縫寬受溫度變化影響較明顯，冬季較寬，夏季較細(xì)。沿?cái)嗝娓叨龋芽p大多呈上寬下窗狀，但個(gè)別也有下寬上窄情況，遇上下邊緣區(qū)配筋較多的結(jié)構(gòu)，在時(shí)也出現(xiàn)中間寬兩端窄的梭形裂縫。

2.3.2產(chǎn)生原因：表面溫度裂縫，多由于溫度較大。混凝土結(jié)構(gòu)，特別是大體積混凝土基礎(chǔ)澆筑后，在硬化期間放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當(dāng)溫度產(chǎn)生非均勻的降溫時(shí)(如施工中注意不夠，過早拆除模板；冬季施工，過早除掉保溫層，或受到寒潮襲擊)，將導(dǎo)致混凝土表面急劇的溫度變化而產(chǎn)生較大的降溫收縮，此時(shí)表面胺到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力(內(nèi)部降溫慢，受自約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力)，而混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量很低，因而出現(xiàn)裂縫(這種裂縫又稱為內(nèi)約束裂縫)。但這種溫差僅在表面處較大，離開表面就很快減弱。因此，裂縫只在接近表面較淺的范圍出現(xiàn)，表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。深進(jìn)的和貫穿的濁裂縫多由于結(jié)構(gòu)降溫差較大，受到外界的約束而引起的。當(dāng)大體積混凝土基礎(chǔ)、墻體澆灌在堅(jiān)硬地基(特別是巖石地基)或厚大的老混凝土墊層上時(shí)，沒有采取隔離層等放松約束的措施，如果混凝土澆灌時(shí)溫度很高，加上水泥水化熱的混凝土冷卻收縮，全部或部分地受到地基、混凝土墊層或其他外部結(jié)構(gòu)的約束，將傳統(tǒng)在混凝土澆筑后2～3個(gè)月或更長時(shí)間出現(xiàn)，裂縫較深，有時(shí)是貫穿性的，將破壞結(jié)構(gòu)的整體性。基礎(chǔ)工程長期不回填，受風(fēng)吹日曬或寒潮襲擊作用：框架結(jié)構(gòu)的梁、墻板、基礎(chǔ)梁，由于與剛度較大的柱、基礎(chǔ)連接，或預(yù)制構(gòu)件澆筑在臺座伸縮縫處，因溫度變形受到約束，降溫時(shí)也常出現(xiàn)這類裂縫。采用蒸氣養(yǎng)護(hù)的預(yù)制構(gòu)件，混凝土降溫制度控制不嚴(yán)，降溫過速，或養(yǎng)生窯坑急劇揭蓋，使混凝土表面劇烈降溫，而受到肋部或胎模的約束，常導(dǎo)致構(gòu)件表面或肋部出現(xiàn)裂縫。

2.3.3預(yù)防措施：盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土；或混凝土中摻適量粉煤灰；或利用混凝土的后期強(qiáng)度，降低水泥用量，以減少水化熱量。選用良好級配的骨料，并嚴(yán)格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加強(qiáng)振搗，以提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度，在混凝土中摻加緩凝劑，減緩澆筑速度，以利于散熱，或摻木鈣、減水劑，以改善和易性，減少水泥用量。避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土；必須在熱天澆筑時(shí)，可采用冰水或深井涼水拌制混凝土，或設(shè)置簡易遮陽裝置，并對骨料進(jìn)行噴水預(yù)冷卻，以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。分層澆筑混凝土，每層厚度不大于30厘米，以加快熱量散發(fā)，并使溫度分布均勻，同時(shí)也便于振搗密實(shí)。大體積混凝土適當(dāng)預(yù)留一些孔道，采取通冷水或冷氣降溫。大型設(shè)備基礎(chǔ)采取分塊分層間隔澆筑(間隔時(shí)間5～7天)，分塊厚度1～1.5m，以利水化熱散發(fā)和減少約束作用；或每隔20～30m留一條0.5～1.0m寬的臨時(shí)間斷縫，40天后再用干硬性細(xì)石混凝土澆筑，以減少溫度收縮應(yīng)力。澆筑混凝土后，表面應(yīng)及時(shí)用草袋、鋸末、砂等覆蓋，并灑水養(yǎng)生。夏季應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，使之緩慢降溫。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)采取保溫措施，以防寒潮襲擊。拆模時(shí)，塊體中部和表面溫差不宜大于20℃，以防止急劇冷卻造成表面裂縫。基礎(chǔ)混凝土拆模后要及時(shí)回填。

2.4不均勻沉陷裂縫：

2.4.1裂縫現(xiàn)象：不均勻沉陷裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，有的在上部，有的在下部，一般與地面垂直或呈30°～450°角方向發(fā)展。較大的不均勻沉陷裂縫，往往上下或左右有一定的差距，裂縫寬度受溫度變化影響較小，因荷載大小而異，且與不均勻沉降值成比例。

2.4.2產(chǎn)生原因：結(jié)構(gòu)、構(gòu)件下面的地基未經(jīng)夯實(shí)和必要的加固處理，混凝土澆筑后，地基因沒水引起不均勻沉降。平臥生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件(如屋架、梁等)，由于側(cè)向剛度較差，在弦、腹桿件或梁的側(cè)面常出現(xiàn)裂縫。模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動，以及過早拆模，也常導(dǎo)致不均勻沉陷裂縫出現(xiàn)。

2.4.3預(yù)防措施：對松軟土、填土地基應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。避免直接在松軟土或填土上制作預(yù)制構(gòu)件，或經(jīng)壓夯實(shí)處理后作預(yù)制場地。模板應(yīng)支撐牢固，保證有足夠強(qiáng)度和剛度，并使地基受力均勻。拆模時(shí)間不能達(dá)早，應(yīng)按規(guī)定執(zhí)行。構(gòu)件制作場地周圍應(yīng)作好排水措施，并注意防止水管漏水或養(yǎng)護(hù)水浸泡地基。

3 結(jié)束語

本人通過對大體積混凝土裂縫形成的原因和預(yù)防措施作了初步探討，認(rèn)為只要采取以防為主，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、配合比優(yōu)化、拌制、運(yùn)輸、澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)，以及加強(qiáng)施工過程中各環(huán)節(jié)的控制，采取了一系列的技術(shù)措施，并施工中多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，相信混凝土的裂縫是完全可以控制的。