混凝土裂縫的產生原因及防治措施

楊一洋

（四川大學水利水電學院 四川 成都 610065）

混凝土裂縫的產生原因及防治措施

楊一洋

（四川大學水利水電學院 四川 成都 610065）

在工程中，鋼筋混凝土裂縫的預防和控制是一個難題，混凝土裂縫的存在，極大地影響了結構的承載力和耐久性，但同時它又廣泛地存在于工程當中。因此本文對工程中混凝土裂縫產生原因展開探究,并提出了防治混凝土裂縫的有效措施。

混凝土裂縫；原因；防治措施；應力；收縮

隨著近年來建筑材料的不斷發展，更多高分子復合材料層出不窮，而混凝土、水泥、鋼筋混凝土、預應力混凝土仍舊是現代建筑的主要結構材料。其中，普通混凝土是目前用量最大的土木工程結構材料。但是混凝土裂縫的存在又極大地影響了施工質量和結構的穩定性。本文在分析了工程中混凝土裂縫原因的基礎上，從混凝土配合比設計、施工技術、構造方法等方面對混凝土裂縫的防治措施和方法進行了探討。

一、混凝土裂縫開裂的原因

混凝土裂縫產生的原因十分復雜，絕大多數是由于混凝土的早期收縮以及使用中的溫度應力，后期干縮和支座沉降等造成的。具體分類如下：

1.1溫度變化引起的裂縫：

混凝土在澆筑凝結硬化過程中會產生大量的水化熱，導致混凝土溫度上升，如果熱量不能很快散失，混凝土塊內外溫差過大，就會產生溫度應力，使結構內部受壓外部受拉，當超過混凝土抗拉強度時將會開裂。應力常可能超過外部荷載引起的應力。很有可能形成貫穿性裂縫，進而導致滲漏、鋼筋銹蝕、整體性能下降。大體積混凝土開裂的主要原因之一就是溫度應力。當構件在使用過程中若外表面經過曝曬等原因導致內外溫差大，也可能引起開裂。

1.2混凝土收縮裂縫：

混凝土在結硬時會體積縮小產生收縮裂縫，主要是由濕度變化引起。收縮裂縫占混凝土非結構性裂縫的主要部分。工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、硬化收縮、失水收縮、碳化收縮。其中失水收縮最為嚴重，大約占總體積收縮量的80%～90%。

(1)塑性收縮：發生在施工過程中、混凝土澆筑后4 h～5 h左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。

(2)硬化收縮：即混凝土在水化硬結過程中,由于水泥顆粒不斷水化,毛細管及各孔隙游離水逐漸與水泥礦物質水化,轉化為凝膠及結晶形成水泥石,體積略有收縮,亦稱自身收縮。硬化收縮值很小，但是不可恢復，其收縮量隨混凝土的硬化齡期延長而增加，一般40d后趨于穩定。

(3)失水收縮：混凝土中存在極細的孔隙(毛細管),水從毛細管中溢出,造成干縮。已干燥的混凝土再次吸水變形時原有的干縮變形會大部分消失，但仍有30%～50%的變形不會消失。

(4)碳化收縮：即大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形,碳化收縮是緩慢的。

一般來說，水灰比越大，水泥強度越高，骨料越少，環境溫度越高，表面失水就越大，混凝土收縮值就越大，也越容易產生收縮裂縫。在配筋率很高的構件中，即使邊界沒有約束，混凝土的收縮也會收到鋼筋的制約而產生拉應力，有可能引起構件產生局部裂縫。此外，新老混凝土的界面上很容易產生收縮裂縫。

1.3混凝土原材料不良或者施工質量過差所致：

如私自引進質量低下的水泥、沙石，或者骨料含泥過量、水泥中含堿量或高等。這種裂縫往往伴隨著混凝土強度低下、密實性差等缺陷。

違章施工的現象很普遍，也會使混凝土過早產生裂縫。如混凝土拆模的時間過早；攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發引起混凝土澆注時坍落度過低，出現不規則的網狀裂縫；混凝土澆筑后，如果養護工作不到位或者養護時間達不到要求（普通硅酸鹽水泥≥7d，其他品種的水泥≥14d）；在鋼筋綁扎過程中，在工作面上交叉作業，造成局部保護層過大，同樣會導致混凝土開裂。

1.4環境因素的長期作用引起的裂縫：

如鋼筋銹蝕產生順筋脹裂，混凝土因反復凍融、鹽結晶、堿骨料反應等引起開裂，對于這些裂縫需要及時修理加固，嚴重的需要拆除。

1.5混凝土基礎的不均勻沉降而產生的裂縫：

基礎不均勻沉降會使超靜定結構受迫變形而引起裂縫。

二、混凝土裂縫的防治措施

2.1優化混凝土的設計配合比：

嚴格控制水膠比和水泥強度，工程中大量試驗表明：普通混凝土受力破壞一般先出現在骨料和水泥石的分界面上。所以，混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及其與骨料間的粘結力。在進行施工之前，應當根據原材料品質、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求確定配合比，并采集原材料進行試拌。特別要注重水泥等級的選擇，等級太高，混凝土會因為其自身的水化熱應力產生裂縫；等級太低，水泥的強度和剛性又達不到施工的要求。

2.2適當摻用其他外加劑：

為了實現混凝土的強度提升，適當減少水泥的用量，同時使用高性能減水劑，保證其坍落度和和易性要求。摻入適當的粉煤灰等摻合料改善混凝土的和易性，提高其黏聚性和保水性。

2.3防止和減少收縮裂縫：

合理地設置伸縮縫，改善水泥性能，降低水灰比，水泥用量不宜過多，配筋率不宜過高，在梁的支座下設置四氟乙烯墊層以減少摩擦約束，合理設置構造鋼筋使收縮裂縫分布均勻，尤其要注意加強混凝土的潮濕養護。

2.4合理配筋：

如設置斜筋，降低混凝土的拉應力，選用與混凝土粘結較好的帶肋鋼筋等抑制由荷載作用而產生的裂縫。

2.5防止順筋裂縫的產生：

加強混凝土的密實度，避免空氣的進入產生氧化，防止鋼筋生銹腐蝕，同時適當加大混凝土的保護層厚度，抑制順筋裂縫的產生。但是混凝土的保護層的厚度也并非越厚越好。

2.6減小溫度應力：

在施工方面，在塊體內部埋置塊石來降低水化熱，預埋冷卻水管通水冷卻和合理分層分塊澆筑混凝土以降低內部溫度，加強隔熱保溫養護以減小內外溫差等措施減少混凝土內部溫度應力。例如在裸露的壓力管道上鋪設填土或塑料隔熱層。在材料方面，宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥，盡量減少水泥用量，同時使用高性能減水劑。從而防止和減少溫度變化引起的裂縫。

2.7保證地基的穩定性：

設置沉降縫或采用合理的構造措施來減少上部建筑物的變形量。從而抑制混凝土因受迫變形而產生的裂縫寬度。

2.8冰凍、堿骨料反應引起的裂縫：

為了防止冰凍而產生的裂縫，可以在建筑物基礎梁下，充填一定厚度的松散材料（爐渣）可防止土體冰脹后，作用力直接作用在基礎梁上而引起的基礎梁開裂或者破壞。

為了控制堿骨料反應，應選擇低含堿量的水泥，混凝土結構的水下部分不應采用活性骨料，應當采用較低的水灰比。

2.9把好施工關，加大管理力度：

采用機械施工，應做到攪拌透徹、振搗密實，澆筑均勻，連續施工，不留冷縫；施工完畢，應按規范進行混凝土的養護，確保混凝土溫度和濕度的穩定。

三、結語：

混凝土裂縫是工程施工和控制的難題，它對我們工程的安全造成極大的了隱患。實際上，生活中很多構件都是帶裂縫工作的，它是材料的一種特性。但是要保證裂縫的寬度在允許的范圍內。我們不僅要從混凝土施工技術上優化改進，也要在管理上把好各個關，不偷工減料，嚴格按照規范規程進行，同時提高施工人員的安全意識，結合工程實際，從不同因素上預防混凝土裂縫的產生，這對工程的穩定性和耐久性具有重要意義。

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TU755

B

1007-6344（2017）05-0323-01

楊一洋，女，山西運城，四川大學水利水電工程