淺析混凝土裂縫產生的原因及預防措施

摘要：本文淺顯的闡述了混凝土因溫度、收縮、沉陷、混凝土材料等因素影響產生裂縫的原因及預防措施。

關鍵詞：混凝土裂縫 溫度裂縫 干縮 塑性收縮 沉陷裂縫

在橋梁等結構物建造和使用過程中，混凝土開裂的現象經常發生。一般混凝土結構物都是帶縫工作的，潮濕的空氣、水分等物質通過縫隙滲透進入混凝土內部腐蝕鋼筋等材料，進而降低混凝土結構物的承載能力，嚴重者發生坍塌威脅到人們的生命和財產安全。許多坍塌事故的發生都是由于混凝土產生裂縫引起的。可以說混凝土裂縫問題是困擾工程師們的“疑難雜癥”，但不是無藥可治的絕癥，有些裂縫采取一定的措施是可以避免和控制的。下面就淺顯的分析下混凝土裂縫產生的原因及預防和控制的措施。

混凝土裂縫按成因分類，主要有溫度引起的裂縫、收縮引起的裂縫、沉降引起的裂縫、材料質量引起的裂縫、施工原因引起的裂縫及其他原因引起的裂縫。

1 因溫度原因引起的橋梁裂縫

因溫度原因引起的裂縫（溫度裂縫）在橋梁等結構物施工中最常見，尤其是大體積混凝土施工時因水化熱產生的內外溫差引起的裂縫。當大體積混凝土澆筑完畢后，其進入硬化過程，此時水泥水化釋放出大量的水化熱，而由于混凝土體積大，大量的水化熱尤其是大體積混凝土心部的水化熱聚積在混凝土中而不易釋放，導致混凝土內部溫度驟升，相對內部大體積混凝土表面散熱很快，溫度較之內部很低，這時就形成較大的內外溫差。混凝土有熱脹冷縮的性質，由于內外溫差造成內部膨脹大于外部膨脹，致使混凝土表面產生一定的拉應力。由于剛剛開始硬化，混凝土的抗拉強度很小，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫。

針對因水化熱引起裂縫的預防措施:首先選用礦渣水泥、粉煤灰水泥等低、中熱水泥；在骨料中摻加粉煤灰、高效減水劑等材料改善骨料級配減少水泥用量；降低水灰比；在混凝土中摻入推遲熱峰的出現時間的減水劑、增塑劑、緩凝劑等外加劑；在大體積混凝土內部設置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內外溫差。

因溫度原因引起裂縫還有因外界溫度驟降、日照及年溫差。外界溫度驟降因突降大雨、寒暖交替冷空氣侵襲等導致環境溫度突然下降，混凝土外表面溫度也隨之驟降，內部因混凝土厚度原因降溫反應遲鈍，因而產生內外溫度梯度，進而產生裂縫。日照使得橋面板、橋墩側面等橋梁結構迎光面受太陽曝曬，溫度高于其它部位，產生溫度梯度進而變形，由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。年溫差影響橋梁等結構物的縱向移動，對拱橋、剛架橋影響很大，容易產生裂縫。

針對其他溫度原因引起的裂縫的預防措施：搭設遮陽板遮擋高溫季節日照影響。在基巖和老混凝土上鋪設砂墊層或其他材料減小約束、在橋梁接縫處安裝伸縮縫，抵抗因年溫差使混凝土結構的熱脹冷縮的影響。冬季施工進行蒸汽養生，適當延長養護時間并進行梯度降溫的方式停止蒸汽養生，防止氣溫驟降而產生裂縫。

2 因混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮有干縮、塑性收縮、自生收縮、炭化收縮等很多種，在此淺顯得分析下干縮及塑性收縮。

縮水收縮（干縮）指混凝土養護結束以后，其表層水分會逐步的蒸發，濕度也隨著逐步降低，混凝土體積相應減小。在外界條件的影響下，混凝土表層失水速度快于混凝土內部失水，由此產生內外干縮不一致，表層干縮變形受內部混凝土的約束，此時表層混凝土承受的拉力超過其自身的抗拉強度時變產生了干縮裂縫。

針對混凝土干縮裂紋的預防措施：采用收縮小的水泥，并延長混凝土的養護時間。灑水養生保持混凝土表面濕度；冬季施工時適當延長混凝土蒸汽養生時間，有條件時涂刷養護劑養護。施工時在梁板表面加設防裂鋼筋網，增加混凝土的抗拉強度，減小干縮裂縫發生機率。

塑性收縮發生在施工過程中，混凝土澆筑后4~5小時左右，混凝土尚未硬化，因水灰比、環境溫度、風速、相對濕度等等原因影響，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，于此同時伴隨著骨料因自重下沉。

針對混凝土塑性收縮裂紋的預防措施：采用早強度較高的水泥，并增加混凝土的塌落度和和易性；盡量避免高溫澆筑混凝土，必要時設置遮陽擋風棚等設施；混凝土澆筑完畢后采用塑料薄膜或濕潤的土工布及時覆蓋，有條件的情況下在混凝土表面噴灑養護劑。

3 因不均勻沉降引起的混凝土裂縫

沉陷裂縫因地質勘察精度不夠、試驗資料不準，沒有充分掌握地質情況而設計施工造成不均勻沉降；因地基地質差異變化大或結構荷載差異太大，不同壓縮性引起不均勻沉降；因地基凍脹引起不均勻沉降；因結構物作用在溶洞、滑坡體等不良地質上引起的不均勻沉降。當地基變形穩定后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

針對沉陷裂縫采取的預防措施：對淤泥質土地基在上部結構施工前進行換填，對松的軟土、回填土地基在上部結構施工前必須進行的夯實和加固；支撐桿件下墊鋼板、方木、枕木等材料，減小局部受壓強度，使地基受力均勻；設置匯水坑、排水溝等設施排水，嚴謹地基被水侵泡。

4 因材料質量引起的混凝土裂縫

配置混凝土所用砂、骨料、水泥、水及外加劑等材料質量不合格，將導致結構出現裂縫。

砂石級配不良、空隙率大將導致水泥和拌和水用量加大，進而混凝土水化熱增加，使混凝土收縮加大，若采用特細砂，后果更嚴重。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，混凝土水化熱增加，使混凝土收縮加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗滲性。砂石中有機質過多，將延長混凝土的硬化過程，降低混凝土的早期強度。

水泥中游離的氧化鈣含量超標，在水泥混凝土凝結后仍然繼續起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，使混凝土抗拉強度下降；水泥受潮或過期，可能使混凝土強度不足，從而導致混凝土開裂。

在混凝土結構中裂縫是普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低結構物的抗滲能力，而且會引起鋼筋的銹蝕，降低材料的耐久性，降低結構物的承載能力。因此在設計和施工過程中，必須采取有效的措施，避免、預防裂縫的產生，發生裂縫并超過允許時必須采取有針對性的加固措施進行加固，確保結構物的安全、穩定。