分析混凝土結構裂縫成因

摘要:本文作者結合多年工作經驗，主要針對混凝土裂縫的種類和產生的原因進行簡要的分析、總結和探討，并從理論設計、材料選用及施工控制等方面提出了有針對性的預防措施，可供工程技術同行參考。

關鍵詞:混凝土；裂縫；對策

1 前言

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土設計、施工和本身變形、約束等一系列問題，在硬化成型的過程中容易產生裂縫。部分裂縫只是影響結構的外觀，為無害裂縫。但是有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下，不斷產生和擴展，引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害結構的正常使用，必須加以控制。

2 工程中常見裂縫及成因

混凝土結構裂縫產生的原因很復雜，據其產生的具體原因可以概括分類如下：

2.1 與結構設計及受力荷載有關的：

超過設計荷載范圍或設計未考慮到的作用；地震、臺風作用等；構件斷面尺寸不足、鋼筋用量不足、配置位置不當；結構物的沉降差異；次應力作用；對溫度應力和混凝土收縮應力估計不足。

2.2 與使用及環境條件有關的：

環境溫度、濕度的變化；結構構件各區域溫度的變化；凍融、凍脹；內部鋼筋銹蝕；火災或表明遭受高溫；酸、堿、鹽類的化學作用；沖擊、振動影響、使用中短期或長期超載。

2.3 與材料性質和配合比有關的：

水泥非正常凝結（受潮水泥、水泥溫度過高）；水泥非正常膨脹（游離CaO、游離MgO、含堿量過高）；水泥的水化熱；骨料含量過大、骨料級配不良、使用了堿活性骨料或風化巖石、混凝土收縮、混凝土配合比不當（水泥用量大、用水量大、水膠比大、砂率大等）；選用的水泥、外加劑、摻合料不當或匹配不當；外加劑、硅灰等摻合料量過大。

2.4 與施工有關的：

拌和不均勻（特別是摻用摻合料的混凝土），攪拌時間不足或過長，拌和后到澆筑時間間隔過長；泵送時增加了用水量、水泥用量；澆筑順序有誤，澆筑不均勻（振動趕漿、鋼筋過密）；搗實不良，塌落度過大、骨料下沉、泌水，混凝土表明強度過低就進行下一道工序；連續澆筑間隔時間過長，接茬處理不當；硬化前遭受擾動或承受荷載；養護措施不當或養護不及時；養護初期遭受急劇干燥（日曬、大風）或凍害；混凝土表面抹壓不及時；大體積混凝土內部溫度與表面溫度或表面溫度與環境溫度差異過大。

3 防治措施

3.1 設計控制。

(1)從我國現行《混凝土結構設計規范》（GB50010－2002）的裂縫最大寬度計算公式（8.1.2－1～4）可以看出，對受力引起的裂縫控制手段，最重要的是減小鋼筋的拉應力或增大配筋面積。而采用直徑較小且具有高粘結性能的鋼筋也有利于裂縫控制。具有較高抗拉強度的混凝土構件其抗裂性能也較高。鋼筋配置間距過大也會增大裂縫最大寬度。

(2)注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇，同時注意改進防裂鋼筋的構造，對預埋管線、預留孔洞等做好防裂構造措施。

(3)把握好設計中的‘抗’與‘放’的原則。

所謂‘抗’就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂‘放’就是結構完全處于自由變形無約束狀態下，有足夠變形余地時所采取的措施。設計不僅要考慮承載力問題，更重要的是考慮變形作用問題（溫度變化、收縮作用及地基變形問題）施工期間所受的溫差和濕差最大，可以采用“先放后抗”的設計原則。根據建筑的平面布置，減少約束度，如巖石基礎或老混凝土基礎應設置滑動層，任何柔性防水層都可兼作滑動層，合理的設置后澆帶。或者是采用“抗放兼施的”以抗為主的措施，采取“跳倉法”。

(4)積極采用補償收縮混凝土技術。

在常見的混凝土裂縫中，有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮。大面積混凝土中可摻纖維

3.2 施工材料控制。混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成，配置混凝土所采用材料質量不合格，可能導致結構出現裂縫。

(1)加強原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強度。因此收料人員應嚴把質量關，不允許不合格品進場，另外與原材料不符應及時匯報，采取相應措施，以保證混凝土質量。

(2)選用收縮量較小的水泥。采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥用量的辦法，如選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，可有效減少混凝土收縮引起的裂縫。

(3)混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大，干縮越大，因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比的選用。

(4)嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。

(5)骨料品種。骨料中石英、石灰巖、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

(6)合理使用減水防裂劑。水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

3.3 施工工藝控制

(1)做好混凝土澆搗工作。混凝土現場澆搗時，振搗捧要要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水和氣泡。

(2)注意混凝土的早期養護。混凝土的早期養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果：一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。混凝土澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。

(3)嚴禁現澆板上過早上人、堆料、施荷加載。因混凝土澆筑后要有一個硬化過程，才會有強度；在這個過程中，應對混凝土加以保養，不能對混凝土施加任何外力。如果在混凝土尚未有一定強度的情況下，在其上面集中堆放建筑材料或支模立撐，這樣帶給現澆板的不是強度，而是更多的裂縫。因此，必須做到在混凝土強度達1.2N/mm2以后，才允許在其上踩踏或安裝模板及支架。

(4)嚴格控制板面負筋保護層厚度。現澆板負筋按設計要求都放在板上面，有梁通過或隔斷時一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。鋼筋綁扎施工，必須采取有效的措施固定負筋的位置，確保負筋在混凝土澆筑過程中不移位，不下沉，從而有效控制負筋保護層的厚度，不使板負筋保護層過厚而產生裂縫。

(5)嚴格控制好砂、石粒徑及含泥量。現澆板應選用中粗砂，粒徑在0.25-0.5mm之間的石子，砂石含泥量均不得超過1％。如砂、石粒徑過細過小，含泥量過大，都會降低混凝土強度，最終會使混凝土產生裂縫。

(6)在板四角配置一定數量的角筋，即輻射筋。針對現澆板裂縫多發生在板角這一現象，在板角四周增設長度為1800mm左右的輻射筋，以此來滿足板角應力的需要，使現澆板產生裂縫的應力作用范圍與輻射筋相一致，從而有效地改觀和控制裂縫的產生。

(7)對不均勻沉降引起的裂縫預防：一是對松軟土、填土地基在上部結構施工前應進行必要的夯實和加固。二是保證模板有足夠的強度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

3.4 科學管理

(1)應當確定科學的控制裂縫標準，合理的選擇施工進度，避免在混凝土施工中過分搶工期。

(2)監督混凝土施工中制定的各項技術措施，嚴格執行。

(3)注意施工的季節、環境的溫度濕度及氣象變化，嚴格控制現場塌落度、防風、盡可能在較低溫度環境中開盤澆筑。暴雨中不能澆灌混凝土。

4 結束語

由于鋼筋混凝土結構裂縫的控制問題涉及面廣而且復雜，隨著我國混凝土工程實踐經驗的不斷積累和建筑技術的不斷進步，工程中混凝土裂縫產生的原因比較多，也比較復雜，為了進一步加強對混凝土裂縫的認識，本文的內容應該進一步得到完善和補充，希望同行們不斷努力，共勉！