混凝土裂縫成因淺析及控制探討

摘要：隨著我國社會經濟高速發展，城市化及小城鎮建設也處在高速發展的快車道上，工民建筑在蓬勃的發展，使得對混凝土的需求也日益大增。筆者現總結在混凝土施工中出現的裂縫問題，并分析了混凝土裂縫的成因，對實際施工中的預防控制進行探討，以盡量減少有害裂縫的產生。

關鍵詞：混凝土；裂縫；原因；控制

混凝土是由膠凝材料、水和粗、細骨料及外加劑按適當比例配合、拌制成拌合物，經一定時間后硬化而成人造石材。混凝土有害裂縫不僅使建筑的壽命極大下降，進而使得不能保障人們的居住安全。當有害裂縫的數量和深度達到一定的限度時，建筑的薄弱處就會發生相應的變化，隨之產生墻體貫穿裂縫。所以為了保障人們的居住安全和提高建筑的使用壽命，采取科學合理的裂縫控制手段就顯得極其必要了。

一、混凝土裂縫產生的主要原因

混凝土是一種由粗細骨料、水泥、水、其他外加材料及存留其中的空氣混合而形成的非均質脆性材料。由于在硬化過程中，各種材料變形不一致，相互約束而產生應力，造成骨料與膠凝材料粘結面或膠凝材料本身之間產生裂縫。根據相關資料原因分析：因混凝土材料方面造成約占15%，施工因素造成約占80%，因設計不當及其他原因造成約占5%左右。所以裂縫的成因也是多種的，文中主要從以下幾方面加以分析。

（一）混凝土材料自身特性形成裂縫

體積穩定性不好的混凝土，在硬化過程中，體積發生收縮變化，容易開裂形成裂縫。在多數情況下，混凝土往往由于收縮內外不一致而變形引起開裂，其收縮變形主要有干燥收縮、塑性收縮、溫度收縮及沉降收縮等。

1.干燥收縮

混凝土中的水分蒸發而引起的收縮稱為干燥收縮，干燥收縮形成的裂縫稱為干縮裂縫。主要原因有：混凝土養護過程中露天放置；混凝土過度振搗，使其表面形成含水泥量較大的砂漿層；使用含泥量較大的粗細骨料配制混凝土等。影響因素主要有：混凝土的水膠比、膠材的成分、膠材的用量、骨料的用量及質量、外加劑的用量等。

2.塑性收縮

塑性收縮是混凝土在終凝之前，由于表面失水較快而引起的收縮。此種情況往往發生在高溫、大風天氣，高溫和大風使混凝土急劇收縮，而混凝土的表面強度又無法抵抗其收縮，使其表面產生裂縫。影響因素主要有：水灰比、混凝土的凝結時間、風力、環境溫度、相對濕度等。

3.溫度收縮

混凝土隨溫度下降而發生的收縮稱為溫度收縮，也稱為冷縮。多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。對于大體積混凝土，大量的水化熱聚集混凝土內部，而表面的熱量又散發較快，形成內外溫差較大，進而產生溫度應力，使混凝土產生裂縫。影響因素主要有：水泥水化熱量、入模溫度、環境溫度等。

4.沉降收縮

沉降收縮的產生是由于結構地基土質不均勻，回填土不實或浸水造成不均勻沉降或是模板底部支撐松動所致。此外，混凝土的沉降收縮與混凝土的流動性也有一定關系，流動性大的混凝土其相對沉縮變形是普通混凝土變形的數十倍，故在施工過程應高度重視預防此種裂縫。

（二）結構設計原因導致裂縫

由荷載引起的裂縫，可以通過結構計算來控制，而由于變形引起的裂縫，可以通過構造設計進行控制。然而在結構計算過程中，假定的力學模型與實際結構的受力狀態是不完全相同的，使得內力計算的結果與實際不符，這些常規計算模型之外的內力往往引起結構裂縫。而由于計算疏忽漏掉的裝修荷載、使用荷載等使計算混凝土厚度過小或配筋偏少，導致結構開裂，則需要通過結構加固來實現結構的安全使用。

（三）施工方面原因引起裂縫

由于施工不當造成混凝土裂縫的原因有多種，比如施工時正負受力鋼筋之間有效高度不夠，使受力鋼筋的抗拉強度不能有效發揮，從而使受力比較集中的位置出現裂縫。現澆混凝土的模板支撐不力或在未達到設計強度時過早拆模，使板承載力不足而導致板開裂。混凝土振搗不密實，特別是在采暖及水電線等管道處不注意加固措施。混凝土早期養護時，管理不慎造成失水過多。模板不嚴密、支撐系統變形過大，使混凝土早期變形過大，而形成裂縫。

二、混凝土裂縫的預防

（一）在材料質量控制上預防

合理地選擇混凝土的原材料，根據混凝土強度等級、和易性和耐久性檢驗確定配合比。嚴格控制混凝土用水量，選擇級配良好的砂、石，調整粗骨料比例，以較小空隙率和砂率，禁止使用特細砂和含泥量過高的粗細骨料，合理選用外加劑等。盡可能地減少混凝土的用水量以減少膠凝材料用量，混凝土作為一種結構材料，必須滿足力學性能的要求，混凝土的力學性能主要取決于水膠比。然而，混凝土的悉放熱量來自于膠凝材料的水化反應，在一定的水膠比下，減少混凝土用水量可以減少混凝土膠凝材料的用量，從而減少混凝土的放熱量。

（二）在工程設計上進行預防

精心設計混凝土配合比。混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

（三）在工程施工上進行預防

嚴格控制混凝土原材料的質量和技術標準，選用低水化的熱膠凝材料，粗、細骨料的含泥量應盡量減少（控制在1.5%以下）。此外，應適當放寬石粉或細粉含量，這樣不僅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密實性、耐久性和抗裂性。

加強混凝土的澆筑振搗，提高密實度。混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降 15℃以上，做好保溫養護。采用兩次振搗技術，可改善混凝土強度，提高密實性、抗裂性。根據具體工程特點，采用UEA 補償收縮混凝土技術。對于高強混凝土，可以盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細礦粉和膨脹劑，使用高性能減水劑，摻入適量的優質粉煤灰，摻量可控制在 15%～35%之間。加強混凝土澆筑后的養護，在初凝之后即及時灑水并覆蓋薄膜加以養護。

三、混凝土裂縫的處理

（一）表面修補法

主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫的處理：在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝士表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，以及在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布控制其發展等。

（二）灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有抗滲要求的混凝土裂縫的修補上。它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，通常是沿裂縫鑿八字凹槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等；常用的剛性止水材料為水泥砂漿。

（三）結構加固法

當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結構進行處理。結構加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積，在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固，或者是用結構膠粘貼碳纖維布處理。

四、結束語

總之，混凝土結構應針對裂縫產生的主要原因，堅持預防為主的原則，加強設計施工及使用等方面的管理，合理養護，確保結構安全和避免可預防的有害裂縫產生。一旦產生裂縫，應分析裂縫的類型，并查明原因，選擇最合理的修補方法，使施工方便，質量可靠，經濟高效。

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