混凝土施工中裂縫的成因及其防治措施

姜銘海

上海晶成建筑安裝工程有限公司，中國·上海 201906

1 引言

在中國城市化進程中，建筑行業作為一種重要的產業已逐步發展起來，并在一定程度上帶動了其他相關產業的發展。在進行建筑施工時，會使用大量的混凝土，這不僅是由于它能從各種原材料中選擇材料，而且它的價格優勢也是非常明顯?；炷恋膬烖c很多，但在實際應用中出現了一些混凝土開裂的問題，嚴重影響了工程的質量。對此，建筑單位應高度重視，全面分析其成因，加強預防，提高建設工程的整體質量。

2 混凝土裂縫產生的機理

混凝土結構裂縫是由于混凝土結構內外因素共同作用而產生的物理結構變化?；炷潦且环N非勻質性材料，它與常見的鋼筋、卷材、模板等建筑材料有很大的不同。由于組成混凝土原材料的多樣性、結構成型方式的多樣性、可塑性強等特點，從而使得混凝土結構出現裂縫的時間和形狀不好把握。為此，我們應該要了解混凝土裂縫產生的機理。

2.1 混凝土內部結構

混凝土是一種由固態、液態和氣態三種不同的不均勻三相體材料混合而成。每兩種相接觸的面稱為界面，混凝土中界面的存在是不可避免的，正因為有界面的存在，它會導致混凝土性能產生一系列病害?；炷林泄腆w材料包括粗集料、細集料、礦物摻和料等；液體是指水，外加劑溶液，水泥漿體等；氣態材料包括混凝土中的氣泡、微小的引氣劑氣泡、混凝土內部的氣孔、毛細孔道等。混凝土的非勻質性，是導致混凝土內部到表面不連續的根本原因，從而使得混凝土結構出現內部裂縫和表面裂縫。

2.2 混凝土的內應力

內應力是在卸下外力之后，仍然存在于物體內部的應力。這是因為在物質中，宏觀和微觀結構的體積發生改變。混凝土在固化變硬的時候，混凝土中的水和其他成分不斷產生變化的緣故，會引起混凝土的體積收縮，它們都是在硬化后的水泥石中進行的，但是在混凝土中，粗細集料的體積卻是不變的。因此，混凝土的收縮會引起水泥石塊的側向壓力，從而限制了水泥石塊的變形，從而在水泥中形成拉應力（見圖1）。

圖1 混凝土內部的應力狀態

3 混凝土裂縫類型

3.1 收縮裂縫

在混凝土固化過程中，由于水分不斷蒸發，體積減小，濕度下降，會出現收縮變形的問題。在收縮時，如果受構件的限制，混凝土材料會產生一定的張應力，例如，在現澆樓板的拐角處，會受到梁、柱和墻的約束；從而在拐角處產生張應力。如果這種張應力超過了樓面混凝土的抗拉強度，那么就會產生一條垂直于拉應力的切角型裂紋，并穿過樓板。在樓面后澆板和跨中預埋長管道處，其抗拉強度較低，而一旦發生收縮變形，在此部位產生裂縫的可能性極大。由此可以看出，混凝土材料的開裂是由收縮變形引起的。在混凝土澆筑過程中，由于溫度過高，在材料的冷卻和收縮過程中也會產生同樣的拉伸變形，從而產生更大的開裂幾率。

3.2 溫差裂縫

溫差裂縫通常出現于大面積混凝土表面或溫度差別很大的區域，其發展變化趨勢和收縮裂縫的規律幾乎沒有差別。收縮裂紋是由于其本身體積的縮小而造成的，而溫差開裂則是由溫度的變化造成的，其內部張力超過了混凝土的極限，從而造成了體積的收縮（見圖2）。

圖2 混凝土的溫差裂縫

①季節差異：四季是由于地球的自轉和日夜交替而產生的。因為四季交替，所以這里的氣溫也不一樣，時時刻刻都在發生著變化，不過這種變化并不明顯。因此，四季度的溫差通常會使地板產生較小的縱向位移，通常可以采用混凝土伸縮縫來補償，通常情況下，在混凝土結構的變形量超出了規范規定的范圍之后，就會產生溫度開裂。

②模具入模溫度：在高溫季節（夏天）施工時，特別要注意混凝土的入模溫度不得超過30 ℃，而在低溫期（冬天）施工時，必須保證在5 ℃以下。由于模具的入模溫度太高或太低，都會對混凝土造成不良影響。通過控制混凝土的溫度、控制混凝土的溫度和輸送溫度，可以對混凝土的入模溫度進行控制。

3.3 沉降裂縫

地基基礎上的土質不勻、松軟，或地基上的承載力不強，造成沉降開裂；也有可能是由于模板的剛性不夠，導致模板的支撐間距太大而導致的沉降和裂縫。尤其是在冬季，由于支架模板被固定在凍土之上，凍土比較松軟，地表氣溫比較低；一旦氣溫上升，凍土就會發生不均勻的沉降，導致混凝土結構出現裂紋。

4 混凝土裂縫對策

4.1 收縮裂縫的防治措施

4.1.1 塑性干縮裂縫的預防措施

①在水泥的選擇上，應選擇礦渣水泥、粉煤灰水泥等中熱、低熱水泥等。另外，在保證混凝土強度的情況下，適當增加礦粉和粉煤灰的比例，從而達到減少水化熱的目的。②選用優質的砂石，以中砂為主，細度模數以2.3～2.9為最佳。選用直徑為5～25 mm 的卵石，其粒度最好是近立方或近球形。另外，砂石中的含泥量要嚴格控制，含泥量不得大于3%，而石料含量不宜大于1%。③盡可能減小混凝土的坍落度，同時保證混凝土的可施工性，從而減小混凝土中的自由水。④混凝土澆筑完畢后，應適當地振搗混凝土，以防止漏震、過震，增強混凝土的致密、均勻性。⑤混凝土澆筑完畢后，應及時進行養護，溫、濕度是混凝土早期強度開發的關鍵；因此，我們要及時地將已澆筑好的混凝土覆蓋起來，并將其鎖住。

4.1.2 塑性收縮裂縫的預防措施分析

①對混凝土骨料進行預濕，降低混凝土的出廠溫度，在混凝土入模前，可以使用溫度計對溫度進行監測，防止溫度過高；②盡量避免在高溫或風速大的時間段澆筑混凝土；③合理控制好混凝土的澆筑時間，時間不宜太長或太短，時間太短了，工人來不及對混凝土進行振搗和抹面收光，時間太長了混凝土發生初凝，會產生冷縫；④澆筑混凝土前把模板提前潤濕，減少模板底部對混凝土水分的吸收；⑤澆筑后立即覆蓋薄膜、土工布等或噴灑水霧；⑥如果塑性裂縫發生在混凝土初凝時間之后終凝時間之前，可以通過增加抹面次數來消除這些裂縫。

4.2 溫度裂縫防治措施

①通過增加礦粉和粉煤灰等外加劑，使用低熱量的混凝土，可以有效地減小水化熱。因此，采用粉煤灰、礦渣等礦渣替代部分水泥，能顯著地減小水化熱量，減小混凝土的內外溫度，對防止混凝土的初期開裂具有重要意義。

②如果是高溫的話，可以往水里放點冰，讓水溫下降，也可以事先準備好粗、細的集料降溫，然后才能進行混凝土的混合。這種方法可以使混凝土的入模溫度下降，使其達到較好的控制效果。

在混凝土中加入一定比例的增稠劑具有減水、緩凝和增稠作用；具有導氣劑等作用，能提高混凝土攪拌液的流動性和保水性，減少水化熱量，延遲釋放水化熱的峰值。

4.3 沉降裂縫的防治措施

①選用優質的砂石粉，其含泥率應在1%以下，且其粒徑應盡量接近于立方體和球形，且其含泥率不超過3%。

②在澆筑前進行基礎上的承載力、穩定性等測試，如果基礎承載力和穩定性不夠，應立即進行補強或補強。

③在拆除后，應對其進行適當的維護，以確保適當的溫度和濕度。如有需要，可向鋼筋中加入鋼纖維，以改善混凝土的彎曲、拉伸性能，以防止其他開裂引起的塌陷開裂。

④混凝土的混合時機要嚴格按照混凝土的配比和實際情況來進行，以免造成混合的時間太長或太少而不利于均勻。在澆筑時，要注意布匹的不均，防止因混凝土的振搗不夠而造成的開裂。

5 結語

鋼筋混凝土是建筑施工中常用的一種材料，其開裂的可能性很大，而且裂紋的類型多種多樣。因此，應加強對結構裂縫的關注，采用適當的封堵加固措施，并對環境因素造成的裂縫進行科學的分析和處理。另外，為了提高整個建筑工程的施工質量，必須進行適當的混凝土養護。