淺談混凝土裂縫產生原因及預防措施

張濟聰

（廣西益建工程建設監理有限責任公司，廣西南寧 530000）

0 引言

由于混凝土是由水、水泥、骨料及外加劑等綜合拌制而成的人工石，原材料質量、生產工藝，施工工藝、工法、工序、氣候變化、工人技術水平，結構設計的不合理，地基因素的不均勻沉降等都可能影響混凝土裂縫的產生。

1 引起混凝土裂縫產生的原因

1.1 塑性坍落裂縫

水和水泥、砂石的配比不合理造成水灰比大、坍落度過大，混凝土沒有振搗、過度振搗或振搗不到位，鋼筋保護層放置不合理等是引起塑性坍落裂縫原因，一般多在混凝土澆注過程或澆注成型后，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下緩慢下沉，泥漿水（泌水）向上浮，若是素混凝土，混凝土內部下沉是均勻的，若是鋼筋混凝土，則混凝土沿鋼筋下方繼續下沉，鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂，使混凝土沿鋼筋表面產生順筋裂縫。這種塑性坍落裂縫，對于大流動性混凝土或水灰比較大的混凝土尤為嚴重。

裂縫一般特征：混凝土沿鋼筋表面產生順筋裂縫。

1.2 塑性收縮（干縮）裂縫

砂石含泥量或雜質多，骨料顆粒級配不匹配，水泥或外加劑不合格或過期，外加劑在品種和數量上的不當使用，混凝土水灰比過大，早期養護尤其是冬季養護不符合規范等是引起塑性收縮（干縮）裂縫原因，一般多在混凝土澆注后，還處于塑性狀態時，養護不當，受到風吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束，出現拉應力，引起混凝土表面開裂?；炷翗嫾L期露天堆放，表面濕度經常發生劇烈變化，平臥長型構件水分蒸發，產生的體積收縮受到地基或墊層的約束而出現干縮裂縫。

裂縫一般有兩種形狀：①不規則龜紋狀或放射狀裂縫；②每隔一段距離出現一條裂縫。有時上述兩類裂縫同時在混凝土構件上出現，如圖1所示。

圖1 龜紋狀

1.3 溫度裂縫

在高溫條件下澆筑混凝土，澆筑后沒有及時養護或養護方法不對，混凝土的水泥含量大、水化熱大，一般是由于外界溫度與混凝土溫度變化形成差值，使混凝土產生脹縮變形，這種變形即為溫度變化，特別是大體積混凝土澆筑后，在硬化過程水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升與混凝土表面溫差較大。此時形變受到內部混凝土的約束，產生很大的拉應力，而混凝土早期抗拉強度很低，因受拉力過大超過極限而出現裂縫。

裂縫一般特征：由于與溫度場分布、溫差大小、約束程度以及結構構件的類型不同，其溫度裂縫的形狀和發生的部位，都有較大的差異。同時，隨時間的推移，溫度裂縫還會逐漸開展，甚至惡化。溫度裂縫是混凝土裂縫中較為復雜的一類。

1.4 沉陷裂縫

結構、構件下面的地基軟硬不均，或局部存在松軟土，特別是在嚴重濕陷性黃土、凍脹土、膨脹土、鹽漬土、軟弱土等不良場地，未經夯實和必要的加固處理，混凝土澆筑后，地基局部產生不均勻沉降而引起開裂。平臥生產的預制構件，底模部分在回填土上，養護時浸水導致局部下沉，由于側向剛度很差，在弦、腹桿或梁的上側面出現開裂。結構各部荷載懸殊，未做必要的加強處理，因地基受力不均或結構受力不均，產生不均勻沉降，造成結構應力集中，而導致出現開裂。沒有按規范和圖紙要求過早拆除模板，模板剛度不夠，模板支撐不牢，支撐間距過大或支撐在松軟土上。冬季施工，模板支架支承在凍土層上，上部結構未達到規定強度時地層化凍下沉，使結構下沉或產生開裂等是引起沉陷裂縫原因。

裂縫一般特征：底層重、上層輕，外墻重、內墻輕，開洞墻重、實體墻輕等特點，且大多為斜向裂縫，少數為豎向和水平向縫。地基沉陷裂縫首先在混凝土梁上出現，或在梁柱交界處發生，當上部主體結構剛度較大時，有時也在獨立基礎與柱根處出現水平裂縫，如圖2所示。

圖2 地基沉陷裂縫

2 裂縫的主要預防措施

2.1 在原材料、生產工藝上預防控制

①混凝土生產前根據設計圖紙要求做好配比設計并進行試配，試配合格后才能展開生產。②不同的建筑物、構筑物，根據不同使用環境、使用要求選用相適應型號的水泥，確保水泥的安定性合格，并且要選用強度高，水化熱低的水泥，降低在硬化過程中水化熱釋放量。③粗骨料的應選用級配良好，孔隙率低且表面粗糙。④合理控制水和水泥的比例，外加試劑應選取一些有利于改善提高混凝土性能的膨脹劑、減水劑、緩凝劑等，以減少水的作用引起混凝土的收縮。⑤按配比控制骨料的用量，使其滿足配合比的要求。⑥選用混凝土強度要求相適應的骨料。⑦水泥和外加劑等選用符合標準的堿活性小的材料。⑧在混凝土中加入適當的能夠降低堿性反應的外加劑。⑨應檢測水和骨料中堿等有害物質含量，確保含量符合要求，嚴禁使用或滲入產生化學反應影響物理性能有害物質。⑩嚴控材料的投放順序。11○按不同混凝土要求控制好攪拌時間，超過初凝土時間的混凝土嚴禁加水攪拌再用。

2.2 在施工工藝工法工序預防控制

①混凝土澆筑前應編制施工方案，依審批方案進行控制。②根據工程進度混凝土使用量及工程當地交通環境，合理安排生產和運輸。③基礎工程以土層做模的，在施工前要對土層做好勘測，松軟下臥層進行必要的處理，澆筑的過程中混凝土應防止被水浸泡；在巖石等堅硬地基上澆筑長、大混凝土基礎時，可先用瀝青等鋪設隔離層，以減輕約束力。上部的模板保證足夠的剛度、強度和穩定性，在施工的過程中不發生變形。模板內的垃圾雜物清除干凈，經驗收合格才能澆筑。④嚴格按圖紙、規范要求留置后澆帶、伸縮縫、沉降縫，嚴格按圖紙、規范要求停置時間再澆筑，以減小溫度收縮應力，合理設置施工縫和安排澆筑進度、順序，避免斷料，人為原因造成冷縫。⑤對于大體積混凝土應計算溫差設降溫措施。⑥分層、分塊間隔澆筑大體積混凝土，以利于散熱和減少約束。⑦大體積混凝土應進行二次振搗。⑧合理放置構造抗裂鋼筋。⑨澆筑高度超過2m，應設溜槽，避免混凝土出現離析。⑩在混凝土終凝前對表面進行二次抹壓。11○冬期施工或在凍土環境下要采用相應的預防措施。12○在設計、施工時避免預埋管線、洞口集中布置，集中布置的應采取加固施工措施。13○鋼筋布置間距、位置應符合圖紙要求。14○鋼筋保護層厚度和放置應符合圖紙要求，有防踩踏鋼筋措施。15○加強混凝土養護管理，在終凝前（一般為混凝土澆筑后8-12h內）要及時覆蓋灑水養護，冬季要采取保溫措施，養護時間必需滿足規范要求。16○禁止過早拆模，混凝土強度達到要求而且拆模申請批復才能拆模。17○地下結構拆模后要及時回填。拆模時要控制混凝土內外溫差在25℃以內。18○嚴禁在混凝土沒有終凝前堆放荷載。

2.3 氣候變化上預防控制

①混凝土澆筑前應先了解天氣變化，做好冬夏季、雨季和特殊天氣變化的應對預案。②在夏天澆筑時避開炎熱天氣，炎熱天氣用冰水拌合混凝土，澆筑混凝時盡量安排在晚上，盡量避開在大太陽氣溫高下澆筑或采取遮陽措施，降低混凝土澆筑溫度。在冬天澆筑時，預先加熱骨料，加溫水攪拌混凝土。③加強夏天、冬天的混凝土養護管理。

2.4 工人操作技術水平預防控制

①混凝土澆筑前應做澆筑方案并按批復方案來控制管理，向工人做好技術交底。②選擇熟練的振搗手，安排專職振搗人員。③過程跟蹤檢查避免振搗時間過長、漏振、振不到位的現象。

2.5 設計上預防控制

①設計時合理選鋼筋類型、大小并合理布置，避免鋼筋集中布置。②構件過大時設置構造鋼筋。③受溫度影響較大部位設溫度抗裂鋼筋。④針對性設抗負彎距鋼筋。⑤在預埋管線集中處、預留洞口處等薄弱環節，增設加強筋。⑥合理設計混凝土強度等級，減少水泥用量，選用安定性穩定、水化熱低的水泥。⑦混凝土結構應力集中處增加配筋率。

3 混凝土裂縫常見處理方法

常見混凝土裂縫的修補措施主要有下列方法：樹脂灌注法、表面封閉法、鉆孔嵌塞法、柔性封閉法、表面附加鋼筋法、壓灌注漿法、干嵌填法、釘合法、聚合物浸入法（重力滲入和真空滲入）、迭合面層和表面處理法等這些方法能夠在一定程度下修復混凝土裂縫，降低其危害。

4 結語

在工程結構中裂縫是常見的問題，因此對裂縫成因的研究很有必要，只有在了解裂縫成因的基礎上才能采取適當的防護措施，才能夠在一定程度上減少裂縫的出現，降低其危害，以保證建筑結構在正常使用年限內的安全與穩定和良好使用功能。