混凝土裂縫成因和預(yù)防措施淺析

任曉光， 王增磊

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

1 混凝土裂縫類型

混凝土是一種非勻質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥、砂子、石子以及存留其中的氣體和水分組成。在溫度變化的條件下，在硬化過程中，會產(chǎn)生體積變形。由于各種材料的線膨脹系數(shù)不同，由互相約束而產(chǎn)生初始壓應(yīng)力、拉應(yīng)力或剪應(yīng)力，造成在骨料與水泥石的粘結(jié)面上或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼難以看到的細(xì)微裂縫，一般稱之為微裂縫。這種裂縫的分布是不規(guī)則的，且不連貫，但在荷載或進(jìn)一步的溫度作用下，或在干縮的情況下，裂縫開始擴(kuò)展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可以看到的裂縫。微裂縫在混凝土中是不可避免的，對使用影響不大。鋼筋混凝土規(guī)范明確規(guī)定:結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中，應(yīng)盡可能采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

裂縫的類型主要有以下3種:塑性裂縫，干縮裂縫，溫度裂縫。

2 塑性裂縫成因與預(yù)防措施

2.1 特征

一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，形狀不規(guī)則，且長短不一，類似干燥后的泥漿面。塑性裂縫大都出現(xiàn)在混凝土澆筑初期，一般在澆筑幾小時之后出現(xiàn)。當(dāng)混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，或本身溫度長時間過高，而氣候又很干燥時，便會出現(xiàn)塑性裂縫。這種裂縫在工程中出現(xiàn)較多。塑性收縮裂縫多出現(xiàn)在暴露于空氣中的混凝土表面。裂縫較淺，長短不一，短的僅 20～30 cm，長的可達(dá) 2～3m，寬 l～5 mm。 裂縫互不連貫，類似干燥的泥漿面。

2.2 成因

多是由于混凝土澆筑后,表面沒有及時覆蓋，受到風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，體積急劇收縮，而此時混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形能力，因而開裂。另外，使用收縮率較大的水泥和使用過量的細(xì)砂和粉砂以及水灰比過大、模板過于干燥也會導(dǎo)致塑性裂縫。

2.3 預(yù)防措施

防止出現(xiàn)塑性裂縫的原理:①降低混凝土表面游離水的蒸發(fā)速度;②減小混凝土的面層干縮；③增大混凝土面層早期抗裂強(qiáng)度。影響混凝土塑性裂縫的主要因素與防止措施有:

1）選用于縮較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥,嚴(yán)格控制水泥用量和摻合料的用量，選用級配良好的砂子和石子。氣溫較低時，在混凝土中添加促凝劑,以加速混凝土的凝結(jié)和強(qiáng)度發(fā)展?；蚣右欢康睦w維，如鋼纖維、聚丙烯纖維等。

2）澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透。

3）振搗密實(shí)，減少混凝土的收縮量。

4）混凝土澆筑后，在初凝前完成抹平工作，終凝前完成壓光工作。抹光后及時用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，也可噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)劑。

5）在氣溫高、風(fēng)速大、干燥的天氣施工時，加擋風(fēng)設(shè)施?；炷翝仓髴?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。在炎熱季節(jié)，需加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)，必要時加設(shè)遮陽擋風(fēng)及噴霧設(shè)施等。

3 干縮裂縫成因與預(yù)防措施

3.1 特征

一般處于結(jié)構(gòu)的表面,縫寬較細(xì),多在0.05～0.20 mm之間，其走向縱橫交錯，沒有規(guī)律性。較薄的梁板構(gòu)件的干縮裂縫多沿短邊方向分布；整體性結(jié)構(gòu)的干縮裂縫多發(fā)生在截面變化處；預(yù)制構(gòu)件的干縮裂縫多發(fā)生在箍筋位置。干縮裂縫一般在混凝土露天養(yǎng)護(hù)完畢一段時間后，在表層和側(cè)面出現(xiàn)，并隨溫度和濕度變化而逐漸發(fā)展。

3.2 成因

一般緣于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)。在風(fēng)吹日曬下，混凝土表面水分散失過快，體積迅速收縮，而內(nèi)部溫度變化小，收縮小，表面的收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面裂縫，或者構(gòu)件因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生體積收縮，受到地基或墊層的約束而出現(xiàn)干縮裂縫。另外，采用含泥量大的粉砂、施工中振搗過度使混凝土表面形成水泥含量較多的砂漿層，也容易產(chǎn)生干縮裂縫。

3.3 預(yù)防措施

1）選擇適合的水泥品種和用量:一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為:礦渣水泥、普通水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度來看,宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。

2）混凝土的干縮受用水量影響很大，在同一水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比。綜合水泥用量和用水量來考慮，水灰比越大，干燥收縮越大。因此，在混凝土配合比設(shè)計中應(yīng)盡可能混凝土的用水量控制在170 kg/m3以下,對于澆筑墻體和板材的單方混凝土用水量的按制尤為重要。特別值得注意的是，施工混凝土的用水量絕對不允許大于配合比設(shè)計給定的用水量。

3）礦渣、火山灰等粉狀混合料，摻加到混凝土中，一般都會增大混凝土的干縮值，但是質(zhì)量好，含有大量球形顆粒的一級粉煤灰,由于內(nèi)比表面積小，需水量少，故能降低濕混凝土干縮值。

4）摻加減水劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干縮值，但是對于某些減水劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干縮的趨勢。因此，要選用干燥收縮小的外加劑。

5）混凝土澆筑面受到風(fēng)吹日曬,表面干燥過快，受到內(nèi)部混凝土的約束,在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫、保濕養(yǎng)護(hù),對減少干燥收縮有一定的作用。

4 溫度裂縫成因與預(yù)防措施

4.1 特征

一般走向無一定規(guī)律。梁、板類長度尺寸較大的構(gòu)件，裂縫多平行于短邊；大面積的構(gòu)件，裂縫?？v橫交錯；深入的和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密，裂縫寬度一般在0.5～10mm之間。熱脹引起的溫度縫是中間粗，兩端細(xì)。冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯，其寬度在0.5mm以下，且從上至下沒有太大變化。溫度裂縫大多發(fā)生在施工的中后期，縫寬受溫度變化影響較明顯。

4.2 成因

多緣于較大溫差。水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的前7天內(nèi)，一般每克水泥可以放出502 J的熱量,如果以水泥用量350～550 kg／m3來計算，每m3混凝土將放出17 500～27 500 kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高（可達(dá)70℃左右.甚至更高）。混凝土土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，所以混凝土中心溫度高，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫度差成正比。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力（包括混凝土抗拉強(qiáng)度）時，就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫初期出現(xiàn)時很細(xì)，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。

4.3 預(yù)防措施

1）混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)。對于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。

2）應(yīng)考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復(fù)合水泥，對于體積較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。

3）可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。將水泥用量盡量控制在450 kg/m3以下。如果強(qiáng)度允許，可采用摻加粉煤灰來調(diào)整。

4）在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、引氣的外加劑,可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時,還可以降低水化熱，推遲放熱峰的出現(xiàn)時間，因而減少溫度裂縫。

5）對于大體積混凝土，應(yīng)控制混凝土料的入模溫度。掌握好澆筑的時間。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，一般在澆筑完成后，對混凝土表面進(jìn)行覆蓋，并進(jìn)行測溫跟蹤，以保證混援土內(nèi)外溫差不超過25℃,否則應(yīng)立即采取措施來改善。