混凝土裂縫的成因與控制

劉玉華

混凝土的裂縫是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題。我在工作中對混凝土工程中常見的一些裂縫成因進行了分析探討，提出了控制裂縫發展的措施，總結了混凝土裂縫的處理方法。

1 裂縫的成因

裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因，但更多的是施工過程各種因素組合產生的，正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的有效途徑，裂縫原因是設計、施工、材料、環境等相互影響的綜合性問題，解決裂縫控制問題應當采取綜合方法。

1.1 設計原因

1）設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件開裂。

2）設計中構造鋼筋配置過少或過粗引起構件裂縫，如墻板、樓板等

3）設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形。

4）設計中采用的混凝土等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利。

5）荷載收縮，使用環境溫度變化，管線配置不當，保護層厚度不足，抗溫度收縮配筋不足。

1.2 材料原因

1）粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。

2）果料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。

3）混凝土外加劑、摻合料選擇不當或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。

4）水泥品種的原因，粉煤灰及礬土水泥收縮值較小，快硬水泥收縮大。

5）水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高，細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高，混凝土脆性越大，越易開裂。

1.3 混凝土配合比設計原因

1）配合比中水灰比過大。

2）單方水泥用量越大，用水量越高，表現為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。

3）配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。

4）配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。

1.4 施工及現場養護的原因

1）現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快。均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。

2）拌合不均勻，攪拌時間不足或過長，拌合后到澆筑時間間隔過長，易產生裂縫。

3）連續澆筑時間過長，接茬處理不當，已產生裂縫。

4）高空澆筑混凝土，風速過大，烈日暴曬，混凝土收縮大。

5）大體積混凝土澆筑，對水化計算不準，現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。

6）現場養護措施不到位，混凝土早起脫水，引起收縮裂縫。

7）現場模板拆除不當，拆模過早，引起拆模裂縫。

這些因素都會造成混凝土產生龜裂裂縫和疏松裂縫。致使混凝土微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。養護是使混凝土正常硬化的重要手段，養護條件對于裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下，混凝土硬化正常，不會出現裂縫，但只適應于試驗室。現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現場混凝土養護越接近標注條件，混凝土開裂的可能性越小。

1.5 環境原因（外界因素）

1）構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫。

2）結構構件各區域溫度、濕度差異過大。

3）使用中短期或長期超載。

4）周圍環境影響，酸、堿、鹽等結構的侵襲。

2 裂縫的控制措施

2.1 設計方面

1）盡量避免結構斷面突變帶來應力集中。因結構和造型方面原因而不得已時，應充分考慮采取加強措施。

2）采用補償收縮混凝土技術。要解決由于收縮產生的混凝土裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。

3）重視構造鋼筋，在結構設計中，設計人員應重視對于構造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。

2.2 材料方面

1）根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高的水泥。

2）選用級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求。

3）積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4）正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充分考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。

2.3 混凝土配合比設計

1）混凝土配合比除應按《普通混凝土配合比設計規程》的規定，根據要求的強度等級、抗滲等級、耐久性及工作性等進行配合比設計外，其配制的混凝土還應符合抗裂規范的規定。

2）干縮率。混凝土90d的干縮率易小于0.06%。

3）坍落度。在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度；基礎、梁、樓板、屋面用的混凝土坍落度易小于120mm，柱、墻用的混凝土坍落度宜小于150mm；混凝土采用泵送時，高層建筑用的混凝土坍落度根據泵送高度宜控制在180mm左右，多層及高層建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm。

4）用水量。不宜大于170kg/m3。

5）水泥用量。普通強度等級的混凝土宜為270-450千克每立方米，高強混凝土不宜大于550千克每立方米。

6）水灰比。應采用適當較小的水灰比。混凝土水灰比不宜大于0.60。

7）砂率。在滿足工作性要求的前提下，應采用較小的砂率。

8）宜采用引氣劑或引氣減水劑。

2.4 施工方面

1）模板的安裝及拆除

①模板及其支架應根據工程結構形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工工具和材料供應等條件進行設計。模板及其支架應具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側壓力、施工過程中產生的荷載，以及上層機構施工時產生的荷載。

②安裝的模板須構造緊密、不漏漿、不滲水，不影響混凝土均勻性及強度發展，并能保證構件形狀正確規整。

③模板及其支架的拆除順序及相應的施工安全措施在制定施工技術方案時應考慮周全。拆除模板時，不應對樓層形成沖擊荷載。拆除模板及支架應隨拆隨清運，不得對樓層形成局部過大的施工荷載。模板及其支架拆除時混凝土結構可能尚未形成設計要求的受力體系，必要時應加設臨時支撐。

④底模及其支架拆除時的混凝土強度應符合設計要求；當無設計要求時，混凝土強度應符合規范的規定。

2）混凝土的制備和運輸

①運輸混凝土時，應能保持混凝土拌和物的均勻性，不應產生分層離析現象，當有離析時，應進行二次攪拌，攪拌時間應由實驗確定，并宜快速運輸，運送頻率，應保證混凝土施工的連續性。

②運至澆搗地點混凝土的坍落度應符合要求，嚴禁向運輸到澆筑地點的混凝土中任意加水。

③由攪拌、運輸到澆筑入模當氣溫不高于25℃時，持續時間不宜大于90min，當氣溫高于25℃時，持續時間不宜大于60min。當混凝土中摻加外加劑或采用快硬水泥時，持續時間應由實驗確定。

3）混凝土的澆筑

①為了獲得勻質密實的混凝土，澆筑時要考慮結構的澆筑區域、構件類別、鋼筋配置狀況以及混凝土拌和物的品質，選用適當機具與澆筑方法。

②澆筑之前要檢查模板及其支架、鋼筋及保護層厚度、預埋件等的部位、尺寸，確認正確無誤后，方可進行澆筑。同時，還應檢查對澆筑混凝土有無障礙，必要時予以修正。

③制定施工方案時應考慮工程情況和實際工作能力，使各環節的施工能力應與混凝土的一次澆筑量相適應，滿足混凝土的連續澆筑。

④澆筑墻、柱等較高構件時，一次澆筑高度以混凝土不離析為準，一般每層不超過5m。

⑤當樓板、梁、墻、柱一起澆筑時，先澆筑墻、柱，待混凝土沉實后，再澆筑梁和樓板。當樓板與梁一起澆筑時，先澆筑梁，再澆筑樓板。

⑥澆筑時要防止鋼筋、模板、定位筋等的移動和變形。

⑦分層澆筑混凝土時，要注意使上下層混凝土一體化。應在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢。在澆筑上層混凝土時，須將振搗器插入下一層混凝土5cm左右以便形成整體。

⑧由于混凝土的泌水、骨料下沉，易產生塑性收縮裂縫，此時應對混凝土表面進行壓實抹光；在澆筑混凝土時，如遇高溫、太陽暴曬、大風天氣，澆筑后應立即用塑料膜覆蓋，避免發生混凝土表面硬結。

⑨對大體積混凝土，應控制澆筑后的混凝土內部最高溫度及其與表面的溫差、混凝土表面與環境的溫差，內部最高溫度一般不高于70℃，內外溫差不超過25℃，混凝土表面與環境差不超過15℃。

⑩板類混凝土面層澆筑完畢后，應在初凝前進行二次抹壓。

{11}應按設計要求合理設置后澆帶，后澆帶混凝土的澆筑時間應符合設計要求，當無設計要求時，后澆帶易在其兩側混凝土齡期8周后再行澆筑，且應加強該處混凝土的養護工作。

{12}施工縫初澆筑混凝土前，應將接茬處剔鑿干凈，澆水濕潤，并在接茬處鋪水泥砂漿或涂混凝土界面劑，保證施工縫結合良好。

4）混凝土的養護

①混凝土澆注完畢，在混凝土凝結后即須進行妥善的保溫、保濕養護，盡量避免急劇變化、振動以及外力的擾動。

②澆筑后采用覆蓋、曬水、噴霧或用薄膜保濕等養護措施；保溫、保濕養護時間，對硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于7d；對摻用緩凝型外加劑或抗滲要求的混凝土，不得少于14d。

③底板和樓板等平面結構構件，混凝土澆筑收漿和抹壓后，用塑料薄膜覆蓋，防止表面水份蒸發，混凝土硬化至可上人時，可揭去塑料薄膜，鋪上麻袋或草簾，用水澆透，有條件時盡量蓄水養護。

④截面較大的柱子，宜用濕麻袋圍裹噴水養護，或用塑料膜圍裹自生養護，也可涂刷養護液。

⑤墻體混凝土澆筑完畢，混凝土達到一定強度（1-3d）后，必須時應及時松動兩側模板，離縫約3-5mm，在墻體頂部架設淋水管，噴淋養護。拆除模板后，應在墻兩側掛麻袋或草簾等覆蓋物，避免陽光直照墻面，連續噴水養護時間不得少于7d；地下室外墻宜盡早回填土。

⑥冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接澆水養護，應用塑料薄膜和保溫材料進行保溫、保濕養護。保溫材料的厚度應經熱工計算確定。

2.5 管理方面

1）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）必須嚴格執行混凝土施工中的各項技術措施。

2.6 環境方面

1）注意施工的季節、環境溫度、濕度及氣象變化對混凝土變形性能的影響。

2）盡可能在較低的溫度環境中開始澆灌混凝土，中間特別注意急劇降溫、急劇干燥對混凝土的不利影響。

3）注意雨中不能澆灌混凝土。

3 混凝土裂縫的處理方法

3.1 表面處理法

表面涂抹和表面貼補法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏

3.2 填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫，作業簡單，費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理

3.3 灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設備（壓力0.2～0.4Mpa）將補縫漿液注入砼裂隙，達到閉塞的目的，該方法屬傳統方法，效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

2.4 結構補強法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等，混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗；鉆心取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。

2.5 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

2.6 電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構也可用于新建結構。

2.7 仿生自愈法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分（如含粘結劑的液芯纖維或膠囊），在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

[責任編輯：曹明明]