混凝土施工中常見裂縫產生的原因及防范措施

趙永年

摘要：我國經濟的不斷發展，使得建筑行業也突飛猛進，而我國的很多建筑多采用鋼筋混凝土結構，這也給建筑行業的發展注入了新的力量，然而在建筑物的使用過程中會出現裂縫，甚至出現倒塌等一系列事故，這個問題一直困擾著我們的技術人員，也受到各界人士的關注，這是當今工程領域很難解決的一個問題，本文通過對參考相關的文獻和數據的分析，對混凝土結構裂縫的類型、形成原因、主要預防措施進行了詳細的總結分析，從而規避有害裂縫的出現，確保建筑工程質量達到合格的標準，希望能夠對相關行業的學者研究分析課題有所幫助。

關鍵詞：建筑施工；裂縫；產生原因；防范措施

中圖分類號：TU755.7文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）01-07-04

引言

混凝土的應用給建筑行業帶來了新的動力，也推動了建筑行業的發展，而隨之而來的結構裂縫問題也給建筑帶來了很大的危險，混凝土開裂后，嚴重影響結構的長期安全和耐久運行，混凝土是由水泥、沙石、水以及其他材料的混合體，其結構的穩定受很多因素的影響，近幾年來，商品混凝土結構設計強度越來越高，工期要求越來越快，普遍采用了預拌供應、泵機輸送的施工方法。施工設備先進了，施工速度大大加快，商品混凝土結構出現麻面、蜂窩等現象減少了，裂縫缺陷卻反而多了起來。結構性裂縫影響建筑的美觀，也會降低結構的強度，進而影響使用性能和使用壽命，給使用者帶來不便甚至安全隱患，因此，對混凝土結構裂縫的成因進行總結分析、歸納及采取預防措施很有必要。

1.混凝土施工結構裂縫的類型

1.1混凝土收縮裂縫

收縮裂縫是混凝土結構裂縫的一種，例如室內墻上的網狀裂縫，因材料的濕度不均勻引起的收縮裂縫，這種裂縫在混凝土硬化后發生，屬于后期裂縫，有塑態收縮、沉陷收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結收縮等收縮裂縫。收縮裂縫形成的主要原因有為保證混凝土的和易性，混凝土中加入的水量比水泥水化作用所需的水量要多4-5倍，這部分游離水分蒸發后，在混凝土內部留下許多毛細孔，使混凝土產生體積收縮，稱為游離水蒸發收縮；另外水泥水化作用也會引起混凝土體積的收縮，稱為混凝土自收縮。根據測定，混凝土收縮值的大小與和水泥品種、用量、用水量、骨料規格及振搗、養護的好壞均有關系：潮濕條件下養護比干燥條件下養護的混凝土收縮值要減少6%-8%；施工中常見的混凝土收縮裂縫有干燥收縮裂縫、塑性收縮裂縫2種。

（1）干燥收縮裂縫

這種裂縫為表面性的，寬度較細，多在0.05-0.2mm，深度較淺，走向縱橫交錯，沒有規律性，整體結構多發生在變截面處，一般在混凝土露天養護一段時間后出現。產生的主要原因是混凝土養護不力或不及時，表面水分散失過快，而內部變化小，表面干縮變形受到內部的約束產生較大應力形成裂縫。

（2）塑性收縮裂縫

這種裂縫形狀規則，互不連貫，長短不一，深度較淺，一般在混凝土初凝后產生。產生原因主要是由于混凝土在塑性狀態時，表面沒有及時覆蓋，而天氣炎熱溫度高，或風力大等原因，使混凝土表面水分蒸發過快，體積急劇收縮，使混凝土表面開裂：混凝土水灰比過大，模板、墊層過于干燥、吸水大也是裂縫產生原因之一。

1.2混凝土溫度裂縫

這種裂縫主要是由于混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生變形。由于混凝土內外溫度差較大，導致其內外收縮不一致，在混凝土表面產生拉應力，從而產生裂縫：裂縫走向無一定規律性，梁、板結構多平行于短邊，大面積結構的裂縫縱橫交錯：裂縫寬度大小不一，一般≤0.5mm，受溫度影響，冬寬夏細，沿截面高度上寬下窄。通常有兩種情況：

（1）表面溫度裂縫

在早晚溫差大的地區和季節，或施工時風速大，而保溫、養護措施不力或不及時，造成混凝土表面溫度急劇降低，產生降溫收縮，又受混凝土內部約束，產生拉應力，而混凝土早期強度較低，從而產生裂縫；這種裂縫只在混凝土表面較淺部位出現。

（2）進深的和貫穿的溫度裂縫

大體積混凝土施工，內部水化熱量大，溫度急劇升高引起裂縫。大體積混凝土硬化期間，內部釋放大量水化熱，內部溫度上升很快，最高可達70℃-80℃；混凝土內部散熱慢而外部散熱快，形成較大降溫差，后期均勻降溫時，又受到老混凝土的約束，內部出現拉應力：當拉應力超過混凝土強度時，就產生了裂縫：這種裂縫較深，有時是貫穿性的，危害結構。

1.3混凝土沉降裂縫

沉降裂縫是混凝土結構的沉降量不均勻引起的裂縫，例如由地基基礎不均勻沉降引起的墻體正八字形：可能由于地基土質松軟不均勻引起，也有可能是由于模板的強度不夠引起的或者是澆筑的地方是斜坡，重力作用下導致沉降不均勻，引起裂縫。

1.4原材料質量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用材料的質量不合格，可能導致結構出現裂縫。

（1）使用不合格水泥會出現早期不規則的裂縫。

（2）砂石含泥量超過規定，不僅降低混凝土的強度和抗滲性，還會使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫。砂石的級配差，或砂顆粒過細，用這種材料拌制的混凝土常造成側面裂縫。堿骨料反應。骨料中含有泥性硅化物質與堿性物質相遇，水、硅反應會生成膨脹的膠質，吸水后造成局部膨脹和拉應力，則構件產生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。

（3）拌和用水及外加劑

拌和用水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

3.混凝土施工結構裂縫產生的原因

3.1材料因素引起的裂縫

混凝土抗拉強度的降低造成混凝土收縮增加，導致施工結構產生裂縫。降低混凝土抗拉強度的主要原因有以下幾種：

（1）粗細集料堿活性反應幾混凝土中的泥含量過大，導致混凝土的抗拉強度降低，產生裂縫。

（2）砂石含泥量超過規定，不僅降低混凝土的強度和抗滲性，還會使混凝土干燥時產生不規則的網狀裂縫。砂石的級配差，或砂顆粒過細，用這種材料拌制的混凝土常造成側面裂縫。堿骨料反應。骨料中含有泥性硅化物質與堿性物質相遇，水、硅反應會生成膨脹的膠質，吸水后造成局部膨脹和拉應力，則構件產生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。

（3）混凝土的添加劑和摻合料選擇失誤，會增加混凝土的收縮，產生裂縫。

（4）水泥的細度過細、強度越大，導致混凝土施工結構產生裂縫越嚴重。

（5）混凝土用灰量和用水量過多也會導致混凝土的開裂。

（6）拌和用水及外加劑

拌和用水或外加劑中氯化物等雜質含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應有影響。

3.2設計不合理引起結構裂縫

在混凝土的結構設計中，不但要保證結構的各項參數達標，還要考慮其他因素導致的結構變化，避免因結構設計因素導致的混凝土裂縫。在混凝土結構的設計時，首先要保證結構的設計適合相應的工程環境和位置，避免地基的沉降致使結構變形，導致混凝土結構的裂縫。其次，要保證設計結構的預應力合理，避免應力過大或結構重心的偏移導致結構的裂縫。最后，還要保證設計時的配筋合理，根據具體的工程合理安排配筋的間距和腰筋的使用，避免因間距過大導致鋼筋之間的混凝土產生裂縫。

3.3外界因素導致裂縫產生

（1）地基不牢固

混凝土結構的穩定在于地基的牢固，只有地基的基礎夯實，才能保證上部結構的安全和質量。混凝土結構的開裂有很多情況是由于地基的沉降所導致的。混凝土結構裂縫的產生受到地基變形的影響較大，一般地基變形導致的裂縫都是貫穿性的。

（2）熱脹冷縮

由于混凝土結構應用的范圍較廣，當混凝土結構應用于溫度變化較大的環境時，會導致混凝土結構產生熱脹冷縮的變化，而混凝土經過熱脹冷縮之后，的當其超過膨脹系數時就會使混凝土結構產生裂縫，這類裂縫是非常常見的。

（3）水分的減少

混凝土結構常見的裂縫為收縮裂縫。當混凝土結構水分在逐漸減少時，會是結構的體積逐漸減小，長時間的混凝土結構由于干縮的問題而導致裂縫的產生。

（4）結構受荷

混凝土結構在受到外力作用的情況下，當外力超出混凝土結構的設計載荷時，會導致混凝土結構產生我們不易察覺的裂縫，長時間受到外力的作用就會加劇裂縫的產生。

（5）徐變

在混凝土結構的工程中，造成裂縫的原因很多，徐變引起的混凝土結構開裂也是很常見的。由于受到外界力的作用過大，導致混凝土結構變形，造成變形結構處的開裂產生裂縫，而預應力結構因為徐變會產生應力的損失，降低了混凝土結構的抗裂性能。

另外，導致混凝土結構產生的外界因素還有很多，例如：周圍環境的影響，結構的腐蝕，火災、地震等自然災害的影響，人為惡意毀壞、拆除結構導致的裂縫等等。

3.4混凝土配比不合理導致裂縫產生

混凝土配比的合理與否直接影響結構的質量，是產生裂縫的主要原因。

（1）在混凝土配比時采用的水灰比、水泥用量、用水量較高，且在配料過程中攪拌不充分，并在減半的過程中隨意的配加水泥的用量

（2）混凝土砂率的控制不合理，要根據混凝土的性質來進行砂率的控制，砂率的過大或過小都會導致混凝土發生顯著的變化，對結構造成影響。

（3）混凝土在攪拌過程中，根據工程需要加入外添加劑，外添加劑的控制要合理，且在混凝土使用前充分混合均勻。

3.5施工管理不到位引起的裂縫

施工現場的管理工作對混凝土結構的裂縫問題起著十分重要的作用，目前，施工現場的管理工作還存在很多的問題，應予以避免。

（1）避免在惡劣的天氣下施工，減少混凝土結構開裂情況。

（2）在混凝土澆筑時，振搗的震振動和振搗棒的進出方法不當都會導致混凝土結構的密實和均勻性，引起開裂。

（3）模板的拆卸時間和拆卸方法不當也會引起混凝土結構的開裂。

（4）混凝土結構的養護不到位也會導致混凝土結構的開裂，特別是早期的混凝土結構養護工作要做到位，會減少裂縫的情況。

3.6鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物浸入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應。其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2—4倍。從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝落。沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使鋼筋有效斷面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

3.7凍脹引起的裂縫

大氣溫度低于零度時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產生膨脹應力，同時混凝土膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土強度降低，并導致裂縫出現。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。當混凝土中骨料空隙多、吸水性強，骨料中含泥土等雜質過多，水灰比偏大、振搗不密實，養護不力使混凝土早期受凍等，均可導致混凝土產生凍脹裂縫。

4.混凝土施工結構裂縫的預防措施

混凝土結構的裂縫是非常常見且很難避免的，但是其裂縫還是可以預防和控制的，裂縫的控制措施主要從材料、配比、設計、施工管理等方面進行控制。

4.1按要求選取材料

混凝土材料的選取主要從水泥、骨料和外摻加料等幾方面進行控制，保證混凝土滿足結構的要求。

（1）水泥選擇：由于混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，因而應優先選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，水泥用量不超過380kg/m³。

（2）骨料選擇應選擇線膨脹系數小的石灰巖骨料，形狀以碎石為佳，粒徑盡量大一些，在5-40mm左右，級配良好.細骨料采用中、粗沙，細度模數為2.5-3.2.嚴格控制砂石的含泥量，使之在1%以內，并不得混有有機質等雜物。

（3）添加料及外加劑選擇：為了降低水化熱，在保證混凝土強度的前提下，國內當前主要選用優質粉煤灰為添加料，摻量不少于20%.根據測算，每增減10 kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1℃混凝土中摻加粉煤灰后，可以提高混凝土的和易性，增強抗滲性、耐久性，減少收縮，提高混凝土的抗拉強度等外加劑主要選用高效減水劑、緩凝劑和膨脹劑，用以改善混凝土工作性，減少單位用水量和膠凝材料用量，進而達到提高混凝土的抗裂性、防水性和整體強度的目的。

另外，對于混凝土補償收縮技術的應用也要掌握好，要明確不同品種的膨脹劑的膨脹效果和最佳摻量。

4.2設計方面預防措施

（1）為了避免熱脹冷縮對混凝土結構的影響，通常在設計時增加了保溫的設計，減少因溫度變化而引起的混凝土結構開裂。

（2）隨著建筑時間的延長，干縮對于混凝土的影響日益凸顯，通常，高強度的混凝土發生干縮的情況月嚴重，所以，在設計時，避免采用高強度的混凝土，減少因干縮導致的裂縫產生。

（3）在設計的過程中，載荷也是要進行考慮的。通常情況下，設計結構時要對外加力的作用進行考慮，避免因外加力導致結構產生變形，同時，要在寬度較大的地方進行加鋼筋處理，增加載荷，避免外力的作用產生裂縫。

（4）設計中的‘抗與‘放

在建筑設計中應處理好構件中‘抗與‘放的關系。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。

設計人員應靈活地運用‘抗一放結合、或以‘抗為主、或以‘放為主的設計原則。來選擇結構方案和使用的材料。（5）盡量避免結構斷面突變帶來應力集中

如因結構或造型方面原因等而不得以時，應充分考慮采用加強措施。

（6）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，實踐證明，效果是很好的。

（7）設計上要注意容易開裂部位

根據調查，各類結構的易裂部位如下：

a.框架機構和剪力墻結構房屋中的現澆浪凝土樓板易裂部位

①房屋平面體形有較大凹凸時，在凹凸交接處的樓板；

②兩端陽角處及山墻處的樓板：

③房屋南面外墻設大面積玻璃窗時，與南向外墻相鄰的樓板；

④房屋頂層的屋面層

⑤與周梁、柱、墻等構件整澆且受約束較強的樓板：

⑥樓板中有預埋管線時，洞的四角處：

⑦樓板開距形洞時，洞的四角處：

⑧設有后澆帶的樓板，沿后澆帶兩側部位。

b.框架結構房屋中的框架梁在以下部位易出現裂縫

①頂層縱向和橫向框架梁的截面上部區域；

②長度較長的端部或中部縱向框架梁；

③橫向框架梁截面中部。

c.剪力墻結構房屋中在以往部位易出現裂縫

①端山墻：

②開間內縱墻：

③頂層和底層墻體：

④長度較大（>10m）的墻。

（4）當冬季停工春季再繼續施工時，地下室在以下部位易出現裂縫

①地下室頂板：

②地下室的窗上墻和窗下墻。

對以上易出現裂縫的部位，目前在設計中通常采用了“放”、“抗”或“抗放結合”的控制裂縫措施，工程經驗表明在于材料、施工等部位密切配合的情況下，可取得較好的效果。

（8）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。

4.3混凝土配比合理

混凝土配比要符合工程規定，根據工程要求的強度等級和工程質量要求進行混凝土配比的設計，對混凝土的水泥用量、砂率和用水量進行嚴格的控制，保證滿足工程質量的要求。與此同時，還要注意配比時的計算要精準，對各物料的用量進行控制，避免對物種物料添加的隨意性，且在攪拌過程中要保證攪拌的均勻性，并在規定的范圍內。同時，配比人員要在施工現場進行監督，根據現場施工的具體情況進行及時合理的調整配比，并協助現場做好養護工作。

4.4混凝土與鋼筋的合理搭配

根據混凝土結構的要求對鋼筋進行選取和搭配使用，在鋼筋的放置過程中要根據混凝土結構的寬度和間距進行合理的搭配和使用，必要時還要采取腰筋的搭配使用，避免因間距過大導致鋼筋之間產生裂縫。

4.5嚴格的施工管理預防裂縫

在施工過程中產生裂縫的原因遠大于其他因素引起的裂縫，因此要加強施工的管理工作。

首先，在進行混凝土的攪拌時，在符合施工要求的前提下，降低用水量和水泥的使用量。避免干縮引起結構裂縫，通常還可以使用減水性外添加劑。其次，合理安排施工的順序，減少施工過程中的早期的裂縫的產生。再次，對于混凝土結構的模板拆裝也要根據結構的特點進行，在保證混凝土結構符合要求的前提下，將模板的拆裝行為更加精準，必要時使用定位器。最后，要注意混凝土結構的養護，通常的養護方法是噴水，減小混凝土結構的干縮，降低混凝土結構的收縮量，防止混凝土裂縫的產生。另外，在混凝土澆筑時，要保證振搗振動的大小合理，同時振搗棒的進出方法要恰當，使混凝土的密實性和均勻性得到保證。

5.工程實例

5.1溫度應力造成的長柱頂部水平裂縫

（1）工程概況

某商場為現澆混凝土框架結構，1985年建成。其首層外走廊南北全長69m，頂蓋無保溫隔熱措施，中間也未設變形縫。外廊頂蓋梁底與柱頂之間出現水平裂縫已多年，南端①軸柱頂裂縫寬達13mm，②軸寬4mm，如圖6-1所示。

（2）原因分析

應業主要求，檢測人員作了質量檢測。首先，檢測人員檢查了商場所處的場地，未出現不均勻沉降。后發現外走廊南北全長達69m，而中間又未設變形縫，再結合裂縫形狀等因素斷定該裂縫為溫度裂縫。再查閱當年的設計資料，發現在結構設計時僅考慮了豎向荷載，未考慮溫度應力，在環境溫度變化下，才引發了柱頂的水平裂縫。

由于裂縫產生時間較長，發生柱頂水平裂縫的部位，柱箍筋已經銹斷，柱主筋已經暴露和生銹。雖然該柱仍能承擔豎向荷載，不影響結構的安全使用，但是如此嚴重的裂縫引起了人們的不安，不符合結構的美觀和使用要求，因此該裂縫必須處理。

（3）處理措施

由于該裂縫屬于“活裂縫”類型，不影響結構的受力，所以采用“表面修補法”處理，具體措施如下：

a.首先將裂縫內部的污跡進行徹底的清理，并用清潔溶劑清洗干凈。

b.采用幕墻結構硅嗣膠對裂縫進行封閉處理，使柱頂鋼筋不再生銹，又能適應外廊頂蓋的熱脹冷縮變化。

經過處理和一段時間的觀測，沒有新的裂縫產生，符合規范規定的使用要求。

5.2因角柱下沉引發切角塊較大的板角裂縫

（1）工程概況

一棟小別墅樓建筑面積400m2，為二、三層現澆框架結構。基礎采用直徑為1000mm挖孔樁（I=17m，持力層為強風化巖層），-0.900為鋼筋混凝土結構地面。該工程于2001年8月開工，2002年4月竣工。2002年9月下旬連續8d大雨之后，樓房角柱下地梁與挖孔樁之間的混凝土支墩出現多條裂縫（最大裂縫寬達2.0mm），角柱上的屋面板出現一條切角塊達的板角裂縫（裂縫寬達0.5mm），詳圖見圖4-5。應業主的要求，做了相應的質量檢測和事故處理。

（2）原因分析

查閱該別墅樓的設計圖紙，再結合現場勘查，發現該別墅區為傍山建筑，小區設有多道擋土墻。而該樓坐落在一個陡坡上，當時為了造地建樓，在原設計擋土墻的基礎上又加高擋土墻，而沒有采取其它的加固措施。事故部位擋土墻，原設計高7m，后又加高4m，總高為11m。事故發生后擋土墻外移（墻頂外移約150mm），地面土體下陷（約500mm）。初步斷定該裂縫時由于低地基下降而造成的。

進一步檢測研究，發現原設計擋土墻為“無證設計”，小區內2001年曾有多處外移、開裂。事故部位擋土墻高11m，根據計算主動土壓力是原設計的2.5倍。從樓房周邊土體下陷、開裂、地梁與挖孔樁之間的支墩裂縫形態看，角柱下挖孔樁的的下部因受回填土的擠壓已隨擋土墻外移。

角柱下的挖孔樁在外移的同時，也發生下沉，致使角柱出現多條水平小裂縫。角柱下沉又引起其支撐的板角發生撓曲，致使屋面板角出現裂縫。

（3）處理措施

由于角柱下沉影響結構的安全和使用，必須予以處理。其具體措施如下：

首先，對擋土墻采用減輕負荷（挖去上層一部分填土，改填混凝土大空心管），及增設錨桿等方法進行加固。角柱下挖孔樁，在原樁兩側加設2根直徑為1000mm挖孔樁（持力層為微風化巖層）進行基礎托換，另外再適當頂升角柱。

對于板角已出現的裂縫，由于對結構承載沒有影響，故采用“表面修補法”。在裂縫的表面噴涂1：2.5水泥砂漿，以防止外界因素對裂縫的影響。

該屋面板自加固后，結構使用正常，板角再沒有新的裂縫產生，符合規范規定的使用要求。

6.結語

綜上所述，混凝土的裂縫類型很多形成的原因也很復雜多樣，并且不可避免，既然不能避免我們就該采取措施積極主動的預防，并且做好后續的治理工作，對于混凝土裂縫的控制是一個綜合性的問題，當裂縫出現的時候我們要分析其類型，形成原因，同時要通過合理設計混凝土配合比、根據工程選擇材料、設計合理、加強施工管理、提高技術水平、熟知操作規程，這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產生，把裂縫寬度控制在設計范圍內，盡量減少裂縫造成的危害。隨著當今我們對混凝土結構裂縫的不斷深入研究，材料科學的日新月異和建筑技術水平的不斷創新，相信混凝土裂縫問題將會逐漸地解決。