混凝土裂縫的預防與處理

楊 松

中國新興建設開發有限責任公司 北京 100039

一、混凝土裂縫形成機制以及對工程產生的影響分析

混凝土是建筑行業中一種常見、常用的非均質脆性材料，由砂石骨料、水泥、水及他類材料混合制得的。混凝土施工進程中，在多種因素的作用下，自身會出現不同程度的變形、約束等情況，硬化成型的混凝土內存有大量的微孔隙、氣穴及微裂縫等，對以上內部構造形成的原因進行分析，多是因為混凝土生產中就存在質量缺陷，進而誘導其對外呈現出一些非均質屬性。既往在很多工程時間中，微裂縫被看成是一種無危害性的裂縫，這提示裂縫對結構自身承載性能、防滲能力及他類一些實用性能形成的負面影響可以忽略不計。但若有荷載、溫差等施加于混凝土，則會造成微裂縫范疇逐漸拓展、互通，最終出現宏觀裂縫，即施工過程中可以觀察到的縫隙。

混凝土結構受力形式為鋼筋受拉、混凝土受壓，混凝土構件裂縫本身對結構無影響，大多數情況下，混凝土建筑與構件均是帶縫運作的。但因為縫隙長期滯留與發展，會促進水分、空氣等被整合至構件內部的過程，對鋼筋形成不同程度的腐蝕作用，在這種工況下，鋼筋混凝土性能會有不同程度降低，輕則會降低建筑物的美觀度、減縮使用年限，情節嚴重時會對人們生命財產安全性構成威脅，既往報道的很多工程事故中，混凝土裂縫失穩是主要原因之一。筆者總結數年間的工程施工實踐經驗，發現在混凝土施工期間，出現裂縫這一質量問題在所難免，但是可以將其控制在一定范疇中，最大限度的減輕裂縫對工程質量形成的不良影響。有規范內明確提及如下內容，即在一些工程構件在特殊的施工狀況中，混凝土結構出現裂縫是被準許的。但在具體實踐中，應盡量采用裂縫防控措施，以將結構裂縫發生率降到最低或寬度變窄，特別是要盡量規避有害裂縫，以從根本上保證建筑建設質量。

二、混凝土工程中常見裂縫及預防

根據本工程結構特點及施工時間，確定混凝土裂縫可能產生的部位及原因：有底板、梁等大體積混凝土施工溫度變化、收縮變形引起的裂縫：主樓、裙樓不均勻沉陷等原因引起的裂縫；樓板加荷過早外載作用引起的裂縫和塑性收縮引起的裂縫；化學反應引起的裂縫等等。

2.1、預防大體積混凝土溫度裂縫

大體積混凝土溫度裂縫是常見的裂縫類型，其通常出現在表層或早晚氣候溫度差值相對較大區域的工程建設領域中。混凝土澆筑是建設中的必需一道工序，水泥出現水化反應過程中會有大量水化熱產生。外加建筑施工期間采用的通常是大型混凝土結構，若在水化反應期間有較多水化熱被留滯在內，那么在較長的時間內結構內部溫度會處于較高水平，結構表層溫度喪失較快速是一個不可否認的事實，這樣構件內外部溫差進一步拉大，依照熱脹冷縮原理，在這樣的工況下結構表面會產出一定拉應力（有試驗研究發現，混凝土內外部溫度差在25℃～26℃區間內取值時，其內部形成的拉應力約為10MPa）。如果存在抗拉強度低于拉應力的情況，就會促進構件面裂縫的形成過程，一般會在混凝土施工后3d內形成該種裂縫。若工程所在地氣候溫度波動較顯著，或者遭遇寒潮等，混凝土結構表層溫度就會驟然下降，結構出現不同程度的收縮或形變，在混凝土內部約束下，會產出較高拉應力，這是形成表面裂縫的主要原因之一，并且多呈現在混凝土覆蓋相對較薄的區段中。

溫度裂縫也是常見的裂縫類型，其走行多無規律可循，大范圍的結構裂縫經常呈現為縱橫錯綜；針對梁板類規格相對較大的結構，裂縫走向和短邊呈180°為主；貫穿性溫度裂縫走向通常和短邊方向平行，也可能是趨于平行，裂縫順沿長邊呈分段式形成規律，中間較密集分布。裂縫寬度大小存在一定差異，溫度對其寬度指標形成的影響較為顯著，一般遵照“冬較夏窄”的規律。高溫條件下結構出現不同程度，這是溫度裂縫形成的主要原因之一，針對該類裂縫，肉眼觀察發現其表現為“中間粗、兩端細”的特征；歷經冷縮過程而產出的裂縫形體體現出一定勻稱性，但若裂縫長時間內不能被消除，則很可能腐蝕鋼筋，此時結構整體性能勢必會降低。

主要預防措施：

2.1.1 首先按照滿足混凝土無裂縫要求計算確定材料用量，具體要求如下：

1、底板、梁選用低熱礦渣水泥。

2、減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在320Kg-420kg/m3。

3、降低水灰比，水灰比控制在0.5以下。

4、改善骨料級配，灰砂比保持1：2～1：2.5，砂率控制在35%～42%。摻加粉煤灰、UEA微膨脹劑和高效減水劑等來減少水泥用量, 改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱。

2.1.2 施工時采用以下預控措施

1、加強混凝土攪拌過程的管理力度，結合工程實況對相應工藝流程作出適度調整，在保留“三冷技術”優越性的基礎上，新增“再風冷”工藝，這是降低混凝土澆筑期間內部溫度的有效方法之一。

2、在澆筑基礎底板混凝土過程中，建議使用分層、分塊方法進行，建議把每一層澆筑厚度控制在400mm以內，每塊寬度控制在30m以內，每層混凝土之間接茬時間盡可能延長，以利于散熱，減小約束。在澆筑工序結束后，施工人員應快速對結構實施養護措施，常用方法有覆蓋塑料布、草簾、麻片等，并要做到定時灑水，適當將養護時間延長，以確保混凝土表層溫度降低能緩慢、持續進行。加強混凝土溫度的監控，及時采取冷卻、保護措施。

a、混凝土內埋設電子測溫導線，采用電子測溫儀進行溫度監測，混凝土澆筑完6h開始測量，時間間隔為72h內2h一次，以后6h一次直至混凝土溫度下降到與外界大氣溫度相差小于25℃時結束。

b、當混凝土同條件試塊強度達到1.2Mpa以后，將梁側模拆除，并采用塑料布覆蓋進行養護。

2.2 高強混凝土墻體溫度變化、收縮變形引起的裂縫及預防。

高強混凝土墻體溫度變化、收縮變形引起的裂縫多出現在混凝土終凝時，裂縫多出現在墻體上部1.5m左右陽角順墻體水平鋼筋外側和墻體頂部順墻體豎向鋼筋外側，裂縫為表面性的平行線狀裂縫，寬度多在0.5～2mm之間，深度到鋼筋表面，長度一般為50～200mm。裂縫的產生原因主要是由于墻體鋼筋一般較密，混凝土要求有很好的流動性，一般塌落度控制在20cm左右，水泥用量在450Kg/m3左右。施工時為使混凝土澆筑到位，多采用趕漿法布料，如此就會使得墻體頂部、角部鋼筋外側粗骨料相應減少，且模板多用鋼模板，使得混凝土表面散熱較快造成內外溫差大，同時造成表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。此裂縫通常會引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性。

主要預防措施：

2.2.1 科學選擇硅酸鹽水泥，一般為干縮指標偏低、初期強度較高的水泥，適當增加粉煤灰和硅粉減少水泥用量。

2.2.2 加強水灰配比的調控，盡量使其≤0.5，添加適量減水劑，其有益于提升混凝土的坍落度并優化其和易性，進而降低工程建設期間水泥及水的使用量，協助施工單位降低工程造價。

2.2.3 加強混凝土攪拌與施工時所對應配制比的控制，規定混凝土攪拌期間用水量低于配制比作出的設定值，塌落度應控制在20cm以內，嚴禁現場加水調整混凝土塌落度。

2.2.4 粗骨料采用級配良好的連續級配的碎石，粒徑應控制在5～25mm間，細骨料采用中粗砂，嚴格控制骨料中含泥量、泥塊含量和粗骨料針、片狀骨料含量。

2.2.5 混凝土澆筑過程中，應在鋼筋較稀少的地方選好下料口分段布料，減少混凝土流動范圍，一般控制在3m以內。

2.2.6 下料過程中，應嚴格按照400mm一道分層下料，300mm以上墻體應在墻體內兩側貼鋼筋振搗，移動間距不得大于500mm，插入深度應進入下層混凝土50mm，振搗時應快插慢拔，插入10S左右開始慢慢提棒，直至氣泡全部排完并翻漿，嚴禁快插快拔或插入棒后超時間振搗。每層混凝土澆筑完后約30min左右再澆筑下一層混凝土。

2.2.7 墻體上部1.5m范圍混凝土的振搗應加強注意，嚴格控制提棒速度和時間，并且在梁窩、墻角、混凝土頂部300mm范圍內適當填加一部分混凝土中撈出的帶漿石子。

2.2.8 低溫季節應根據混凝土內外溫差情況，相應采用適當的保溫措施，減少溫差，將溫差控制在25℃以內。

2.2.9 混凝土澆筑完畢后，應及時澆水養護，保證頂部混凝土表面濕潤。墻體在拆模時邊拆邊澆水養護，養護次數以保證混凝土表面濕潤為準，養護時間不得少于7d。

2.3 主樓與裙樓間不均勻沉降裂縫及預防

沉陷裂縫的產生是由于結構高差較大，地基土質受壓荷載不均勻而造成不均勻沉降所致。該類裂縫一般會被業內定義為深進型或貫穿型裂縫，沉陷深淺度對裂縫走向起到決定性作用，但大體上會順沿和水平地面成角90°或30°～45°方向延展，針對沉陷度相對較大的裂縫，多數情況下其會合并錯位現象，沉降量越大，裂縫對應的寬度值越大，環境溫度對裂縫寬窄度形成的影響可以忽略不計。在地基形體相對穩定即不再改變時，沉陷裂縫寬度及長度基本也不會再改變。

主要預防措施：

2.3.1 土方開挖后立即組織驗槽，并進行墊層施工，若暫時無法進行墊層施工時，應采用塑料布覆蓋保水。

2.3.2 在基坑底部四周設置排水溝、集水井，防止雨水滲入地基內影響地基沉降。

2.3.3 在主樓與裙樓間留設1m寬沉降后澆帶，后澆帶間不得有混凝土連接，后澆帶間板鋼筋間距不宜小于150mm。從基礎施工開始就進行沉降觀測，直至結構施工完畢沉降穩定后再采用高一級的混凝土澆筑后澆帶，澆筑時混凝土中應摻入7%左右的微膨脹劑。

2.4 樓板加荷過早外載作用引起的裂縫及預防。

由于工程結構工期要求緊，地上每層施工周期均在6天左右，往往混凝土剛剛澆筑完4～5h左右（冬季除外），就開始進行豎向結構施工，而此時混凝土強度也就是2～3MPa，此時，如進行上人放線、施工縫處理等均對結構無影響。但吊運材料時，由于材料落地的一瞬間給樓板一個集中沖擊荷載，往往就此一下就會使樓板結構下部產生裂縫，而隨著結構的繼續施工，已有裂縫處由于應力集中裂縫將繼續擴展，直至水平、垂直貫通。

主要預防措施

2.4.1 豎向結構開始施工時，將同條件養護試塊進行壓力試驗，當混凝土強度達到2MPa以上時，方可允許上人施工和進行施工縫處理。

2.4.2 所需材料吊運時，利用樓板預留洞從下層搭設材料堆放架到操作層，嚴禁鋼筋、木方、模板等材料直接坐落到樓板混凝土上，然后采用人工隨用隨倒到作業點，消除了集中沖擊荷載也就防止了裂縫產生。

2.4.3 頂板模板架搭設時，依據軸線位置，按照方案要求拉線搭設，保證上下層支撐架一一對應，并在支撐架底墊400×100×50墊木，保證荷載對應傳遞，消除支撐架對樓板的集中荷載產生的拉應力，進一步防止裂縫產生。

2.5 樓板混凝土塑性收縮引起的裂縫及預防。

塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在夏季干熱或春夏相交干燥大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一，互不連貫狀態。較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬1～5mm。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。

主要預防措施：

2.5.1 選用干縮值較小早期強度較高的普通硅酸鹽水泥。

2.5.2 嚴格控制水灰比不得大于0.5，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。

2.5.3 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，嚴禁現場加水調整混凝土塌落度。

2.5.4 澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。

2.5.5 加強混凝土的早期養護，及時覆蓋塑料薄膜保水，保持混凝土終凝前表面濕潤，并適當延長混凝土的養護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間。

2.5.6 混凝土表面找平遍數不少于3遍，尤其在混凝土接近終凝前30min左右，增加一遍木抹子搓壓收平，使輕微塑性收縮裂縫閉合。

2.5.7 在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施，及時養護。

2.6 由化學反應誘發的裂縫與預防措施

針對由堿骨料反應、鋼筋引起的裂縫是建筑項目施工期間的常見裂縫類型。混凝土經攪拌處理后會形成一定量的堿性離子，其可能會和部分骨料發生化學反應，并吸收周邊環境中的一些水蒸氣，促進自體體積脹大過程，以致結構酥松，最后形成裂縫。該種裂縫通常在混凝土結構投運期間形成，修復難度高，故而施工過程需實施一定預防措施，盡可能將其規避，措施有：

2.6.1 采購的的砂石骨料堿活性應處于較低水平。

2.6.2 使用的外加劑盡量做到無堿或少堿。

2.6.3 依照工況，選用適宜摻和料，以實現對堿骨料反應過程的有效抑制。

2.6.4 加強鋼筋保護層厚度水平的維護。

2.6.5 確保混凝土級配處于相對較優良層面上。

2.6.6 澆注過程中，要盡量保證振搗密實度符合相關標準要求。

三、裂縫處理

裂縫的出現不但會影響結構的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力。因此根據裂縫的性質和具體情況我們要區別對待、及時處理，以保證建筑物的安全使用。

混凝土裂縫的修補措施主要有：

3.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它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。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2 灌漿、嵌逢封堵法

如果確定混凝土裂縫對結構完整性形成較明顯的負面影響，則采用

灌漿法進行修補通常會取得較良好的效能，該種灌注法還可以被用于具有較高防滲要求的修補領域中，其實在壓力設備的協助下把膠結材料擠壓至混凝土裂縫內，膠結材料硬化以后會和與混凝土結合成一個共同體，進而實現對裂縫的有效封堵，提升結構的整體堅韌性。

嵌縫法也是當下建筑領域中封堵裂縫時常用方法之一，在具體實踐中，本方法通常是順沿裂縫鑿槽的走向，把填塑性或剛性止水材料嵌入槽內，借此方式實現封堵結構裂縫的目標。

3.3 結構加固法

若在工程實踐中，經檢測發現裂縫造成對應結構的實用性能降低，此時建議施工單位采用

加固法處理混凝土結構裂縫。結構加固主要采用的方法類型如下：拓展混凝土結構的截面面積，將型鋼外包在構件的邊角部、預應力法及粘貼鋼板加固等。

3.4混凝土置換法

建筑工程建設期間，針對混凝土結構破損程度記為嚴重的情況，施工單位通常會借助

混凝土置換法進行處理工序，該分的使用原理是先去除受損的混凝土，繼而將新的混凝土或他類材料妥善安置在相應部位上，實現置換目標。

3.5電化學防護法

電化學防腐法在處理混凝土結構裂縫時，是基于所施加電場在介質內形成電化學作用的原理而進行的，其功能是整改相關草料所處環境狀態，鈍化鋼筋，進而實現延遲鋼筋腐蝕進程的目標。陰極防護法、堿性復原法等是當前建筑領域中常用的集中化學防護法。該種防護法的優勢在于在應用過程中，氣溫、大風等客觀因素基本不會對其應用效果形成影響，在鋼筋、混凝土等長期性防腐領域中得到較廣泛應用，并且在已、新建結構中均表現出良好效能。

四、結 論

裂縫是混凝土施工進程中一類常見的質量問題，裂縫會降低建筑的抗滲性能、降低其實用價值，也會促進鋼筋銹蝕、混凝土碳化進程，降低工程項目的承載能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，首先要根據施工情況和結構特點在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，如出現裂縫應采用合理的方法進行處理，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。