混凝土产生裂缝的主要原因及控制措施

时间：2024-08-31

陈伯平

河南师范大学基建处（453007）

随着建筑业的快速发展,建筑工程采用现浇混凝土的比例越来越大,但是在现浇混凝土施工过程中由于各种原因,出现了不同程度、不同形式的裂缝（如：现浇楼板、薄壁构件、大体积混凝土的裂缝）且有日趋增多的趋势，已经影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员。如果能找出裂缝形成的原因，有针对性地预防和控制，有些裂缝是可以减少或避免的。

1 混凝土裂缝的形式

钢筋混凝土裂缝按其形成的原因可以分成两大类：一类是由荷载引起的裂缝;另一类是由非荷载（变形变化）引起的裂缝。大量实践表明,属于荷载引起的裂缝约占20%左右，而属于非荷载引起的裂缝约占80%左右。

2 混凝土裂缝形成的主要原因

2.1 荷载裂缝

现浇混凝土浇筑成型后在混凝土未得到一定强度时施工荷载过大或重物集中堆放；模板支撑体系设计不合理、支撑材料选用不合理、模板设计时荷载考虑有误；在混凝土未达到设计强度前,模板支撑体系发生变形或混凝土拆模过早导致混凝土抵抗不了变形产生的裂缝。

2.2 非荷载裂缝

现浇混凝土非荷载裂缝是由于混凝土自身性质作用引起，包括混凝土达到一定强度前的温度和湿度变形（气温变化，湿度变化，水泥的水化热），收缩变形（温度收缩、干燥收缩、自收缩、塑性收缩、化学膨胀），地基不均匀沉降（膨胀）变形。由于上述原因变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗裂强度导致裂缝。

2.2.1温度和湿度变形

1)温度变形

混凝土浇筑后硬化过程中释放出大量的水化热（尤其是大体积混凝土）引起升温很大，混凝土表面和内部、混凝土和外界气温差异很大。此时表面受到内部混凝土的约束，将产生拉应力;温降过程中，内部混凝土受到表面约束而产生拉应力;气温的急剧变化也会引起混凝土产生很大的拉应力。当拉应力大于混凝土抗拉强度时，便出现裂缝。

2)湿度变形

许多混凝土的内部变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生急剧变化,表面干缩变形受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝产生。

2.2.2收缩变形

1)干燥收缩

当混凝土在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩。干燥是一个长期的收缩过程，其收缩速率随着干燥时间增加而急剧减小。早期的干燥收缩裂缝比较细微，随着时间推移，混凝土水分大量蒸发，干燥收缩量逐渐增大，裂缝逐渐增大。

2)自收缩

混凝土浇筑后,密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。自收缩的大小主要取决于水泥品种及其细度、矿物掺和料品种及其细度还有水灰比。低水灰比及大量细粒矿物质掺和料的使用增加了混凝土的自收缩。

3)塑性收缩

塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段，此时水泥水化反应激烈，水分大量蒸发和出现泌水现象，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。在大体积混凝土施工过程中塑性收缩产生量级很大，同时在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向裂缝。

4)化学膨胀

主要是混凝土中的碱-骨料反应。水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应,生成碱—硅酸凝胶并吸附水膨胀（体积可扩大三倍），混凝土受到膨胀压力而开裂。

5)地基不均匀沉降变形

建筑物或构筑物地基土质不均匀或其上部荷载分布不均使建筑物或构筑物底部沉降不均匀而使其混凝土结构产生错位裂缝。

3 混凝土裂缝预防及控制措施

钢筋混凝土及结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度可以通过设计、施工、选材等工作，采取综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。

3.1 结构设计

合理选择结构形式，降低结构相互约束程度。设计上注意容易产生裂缝的部位，如深基础与浅基础、高低跨处等，应考虑由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。如对软弱地基进行必要的处理；各部分荷载悬殊的结构应设置沉降缝或适当增加构造钢筋，以避免不均匀沉降造成应力集中而出现裂缝。

3.2 施工工艺

1)合理制定施工方案。施工方案主要是确定一次浇筑的数量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣。一次浇筑长度较长时设置垂直施工缝、厚度较大时分层设置施工缝。施工缝应设置在变截面处或承受拉、剪、弯直力较小的部位。

2)严格控制施工配合比。混凝土配合要经过合理试配，严格执行。大体积混凝土要采用水化热较低的水泥，在混凝土中掺入粉煤灰或减水剂,降低水灰比。高强度混凝土要采用高标号水泥,控制水泥的最大用量降低水化热和升温，不能随意加大或减少水泥用量,严格控制水灰比、沙石的含泥量、水泥添加剂的用量。

3)降低混凝土温差。选择适宜的气温浇筑混凝土,尽量避开炎热和寒冷天气，夏季可采用低温水浇板混凝土,对骨料可采用喷冷水雾进行预冷,或对骨料进行覆盖或采取设置遮阳装置避免阳光直射，以降低混凝土拌合物的入模温度;冬季可以采取加热水对骨料进行覆盖以提高混凝土拌合物的入模温度。

4)加强施工中的温度控制。①在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓慢降温，降低温度应力。夏季避免暴晒，注意保湿；冬季应采取保温覆盖措施，以免急剧的温度梯度发生。②采取长时间养护，合理规定拆模时间延缓温降时间和速度。充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。③合理安排施工顺序，控制混凝土在浇筑过程中温度匀速上升，结构完成后避免长期暴晒。

5)改善约束条件减少温度应力，浇筑混凝土时（尤其是大体积混凝土）采取分块、分层浇筑，或在适当位置设置后浇带，以放松约束程度，防止水化热的集聚，降低温度应力。

6)加强施工过程控制降低塑性收缩。混凝土浇筑时振动棒快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，采取二次振捣、二次收面技术，以排除泌水和混凝土内部水分及气泡。

7)严格原材料进场，控制骨料中的活性氧化硅及含有活性氧化硅组成的矿物质蛋白石、玉髓、磷石英等的含量，降低碱集料反应。

8)控制拆模时间。混凝土在实际温度养护的条件下,强度达到设计强度的75%以上,混凝土中心温度与表面温差控制在25℃以内,预计拆模后混凝土表面温度下降不超过9℃方可拆模。