浅谈混凝土裂缝的成因及防治

严烨

摘 要：混凝土是工程建设的主要材料之一，应用于各个施工项目。混凝土虽然应用广泛，但是较容易受施工工艺和原材料的影响，导致混凝土结构出现裂缝，直接降低混凝土强度和耐久性。本文列举了混凝土裂缝的常见成因，并提出通过控制原材料来防治混凝土裂缝。

关键词：混凝土；裂缝；防治；原材料

混凝土裂缝逐渐成为建设工程主要关注的内容，其影响建筑质量和外观价值，降低混凝土结构强度和耐久性。防治混凝土裂缝首先需要了解混凝土裂缝产生原因，然后针对不同影响因素，制定约束混凝土裂缝产生的控制方法。

1 混凝土裂缝的形态基本表现为三类

1.1 静止裂缝，此类裂缝较为稳定，程度不会增加，修复难度低，采用对应的修复方法即可，属于混凝土常见裂缝类型，分布较为普遍。

1.2 活动裂缝，此类裂缝的程度、方向等不可预测，裂缝基本表现为自由变化，防治此类裂缝需要深入研究原材料的分布，提出可靠的防治措施。

1.3 发展裂缝，与活动裂缝相似，特性不固定，按照一定规律变化，可以采用提前防治措施，通过加固、修复的方式，解决发展裂缝的影响，保障混凝土的完整性。

2 混凝土裂缝产生的原因比较多，其中常见原因有如下几点

2.1 塑性变形产生的裂缝

塑性裂缝常在新浇筑的混凝土表面出现，形状不规则，较浅，多在混凝土初凝后产生。一般由于混凝土拌合不足或施工工艺不到位的情况下产生，如水泥用量过多、水灰比过大、模板未湿润、振捣不充分、早期养护不好等，对混凝土产生较大影响。

2.2 碱骨料反应产生的裂缝

碱骨料反应是混凝土中的碱和骨料中的碱活性成分在潮湿条件下发生化学反应，使混凝土中产生膨胀物质，引起混凝土的开裂。碱骨料反应具有极强的吸水性，吸水后产生沉淀物质，影响混凝土的稳定性。

2.3 荷载作用下产生的裂缝

荷载裂缝主要是混凝土无法承受过大荷载力时表现出的裂缝。混凝土在外部荷载的作用下，当混凝土承受的抗拉应力大于其极限抗拉强度值时，混凝土发生伸缩变形，出现荷载裂缝。混凝土的抗拉强度与原材料的性能、强度存在关系，如粗骨料、细骨料、水泥等物料出现质量问题时，即会降低混凝土的抗压与抗拉强度，导致混凝土裂缝。

2.4 内部收缩产生的裂缝

混凝土收缩随外界环境的变化而产生，在内部收缩应力的牵引下表现为裂缝。混凝土的物理特性明显，一旦外界温度、湿度对其产生影响，则会导致混凝土结构呈现胀缩表现，如果混凝土本身抑制此类收缩或变形的发生，内部产生一定程度的拉应力，拉应力大于混凝土本身强度极限值时，产生裂缝。混凝土收缩裂缝分为两种：（1）温度裂缝，在混凝土结构中较多见，有表面的、深入的和贯穿的。表面温度裂缝多由于温差过大引起，如冬季施工过早拆除了模板，混凝土表面降温收缩受内部混凝土约束而产生裂缝。深入和贯穿的温度裂缝多由于整体结构温差较大，又受到外界约束而产生。如大体积混凝土基础或墙体浇筑在坚硬地基上，混凝土因水化热而温度较高，冷却收缩时受地基约束而产生降温裂缝。（2）干缩裂缝，在混凝土表面产生，较细，在0.05～2mm之间，纵横交错无规律，多因混凝土养护不当，风吹日晒过分干燥时，主动蒸发掉原材料中的水分，导致混凝土处于脱水状态。干缩的过程即是原材料蒸发失水的变化，例如混凝土中的水泥石，水分基本储存在水泥石的孔隙结构，如果水泥石表层孔隙失水，不会对混凝土造成裂缝影响，但是一旦发生过度失水，蒸发掉水泥石细致孔隙内的水分，水泥石即收缩形成裂缝。

3 从混凝土裂缝常见原因不难看出，控制混凝土原材料是控制混凝土裂缝的重要途径

混凝土原材料主要有水泥、骨料、水、外加剂和外掺料等。通过分析原材料在混凝土中的应用，提出合理的控制措施，能够有效地防治混凝土裂缝产生。控制措施如下：

3.1 防治水泥引发的裂缝

水泥中包含大量的矿物质，参与水化反应的主要矿物含量以及水化表现如下表：

由表1可得，C3S是水泥中的主要成分，不仅含量比重大，而且水化程度明显，因为早期反应强烈，所以在混凝土中表现出高强度的收缩能力。除此以外，C3A各项性能指标都表现出强烈性，水化热明显，在混凝土中，属于主要收缩材料。除此之外，水泥中还有几种少量成分：（1）MgO，含量多时使水泥安定性不良。（2）SO?3，适量时能调节水泥凝结时间，过量时会使水泥快硬，因此规定SO3含量不得超过3.5%。（3）游离CaO，含量超过2%时可能使水泥安定性不良。（4）碱分（K2O，Na2O），含量多时会与活性骨料作用引起碱骨料反应。

选择水泥原材料时，需要充分考虑其对混凝土裂缝的影响，提出以下防治措施：（1）合理选择水泥规格，尽量选用水化能力低的水泥，严格控制混凝土中的水泥用量，不能超过标准规范，根据混凝土的实际情况，选择水泥熟料，部分品种水泥熟料中自主添加水化明显的矿物质，不利于混凝土使用，降低混凝土的抗裂性能，可以偏重发热量低的低热硅酸盐水泥，有效抑制水化热。（2）以K2O和Na2O为选择指标，含量少可以避免水泥过度干缩，还可降低混凝土内碱骨料吸水反应，提高混凝土结构的完整性。（3）水泥的细度规格要适宜，避免水泥粗细不均匀，水化不充分导致混凝土收缩。

3.2 防治骨料引发的裂缝

骨料用量占混凝土的80%左右，是混凝土中含量最多的原材料，因此骨料品种的优劣直接影响混凝土抗裂性。骨料分为粗骨料和细骨料，选择骨料原材料时，应（1）确保细骨料的颗粒级配，以细度模式为2.3-3.0的中砂为宜，相比细砂能够显著减少单位水泥用量，减少水化放热。细骨料还应严格控制含泥量，不得超过规范要求，当采用人工机制砂时，控制石粉含量。（2）在保证混凝土施工要求和工作性的前提下，粗骨料的粒径越大越好，且以连续级配为宜。粗骨料的粒径越大，需要湿润的比表面积越小。采用较大粒径的石子，可以降低砂率、混凝土用水量与水泥用量，提高混凝土强度，减少混凝土温升及干缩裂缝。（3）粗骨料由于岩石品种不同有石英岩、石灰岩、花岗岩、黏板岩和砂岩之分，岩石品种对混凝土线膨胀系数α、干缩、徐变都有很大影响。例如，石灰岩骨料混凝土的线膨胀系数α最小、干缩也较小。另外，石灰岩粗骨料粒形好，表面圆滑，可降低混凝土用水量。（4）利用碎石取代骨料中的卵石，可使混凝土温度变形系数减小，控制混凝土变形。（5）使用活性小的骨料，避免碱骨料活性反应。

3.3 防治水体引发的裂缝

水是混凝土原材料不可缺少的部分，在原材料转变到混凝土拌合物的整个过程中，发挥较大作用。主要体现在单位用水量和水灰比这两个指标。在进行混凝土配合比设计时，应尽量降低水灰比，提高混凝土抗拉强度与极限拉伸值。如今为节约水资源，很多商品混凝土搅拌站使用循环水作为混凝土拌合用水，这时应特别留意循环水中水泥含量，外加剂含量及其他细小颗粒，定期检测循环水的悬浮颗粒含量和PH值，避免循环水的不利因素如富余的水泥和外加剂等，造成混凝土裂缝。

3.4 防治外加剂引发的裂缝

外加剂和外掺料的使用都可在保证混凝土强度不变的情况下减少水泥用量和水化热温升，降低水泥水化对混凝土裂缝的影响。但是外加剂的使用目前还不完善，其在混凝土方面，仍旧存在引发裂缝的隐患。目前，外加剂在混凝土中的使用非常频繁，所以必须控制使用外加剂，防治裂缝。（1）科学使用外加剂。当新品质型号的外加剂进入搅拌站时，因反复试验来确定外加剂的性质、功能以及影响后，按掺量添加到混凝土拌合物中，保障外加剂的功效。例如在使用减水剂时，充分考虑混凝土的坍落度，合理添加减水剂。（2）提高外加剂保存的密实性，避免外加剂在运输、储存时受外界环境的影响，改变性质，提高外加剂的使用能力，保持高效状态。

综上所述，混凝土裂缝很大程度上决定混凝土的施工水平和所选用的混凝土原材料特性。每一批次的原材料多多少少有些差异，如不注意控制原材料，易导致其在投入建筑施工时，表现为裂缝。因此，在生产混凝土时，既要注重原材料的性能，又要提高原材料的质量控制。除此之外，现场施工时应遵守标准规范要求，并加强混凝土施工人员的专业培训，这样才能避免对混凝土结构产生较大的裂缝影响，采用科学有效的防治措施，提高混凝土的应用价值。

参考文献

[1] 陈升辉.混凝土施工的裂缝控制及养护[J].建筑安全，2012（03）：23-25.

[2] 范江红.大体积混凝土裂缝施工质量控制探讨[J].中国新技术新产品，2011（03）：15-17.

[3] 汪翼湧.大体积混凝土裂缝控制方法的研究[J].合肥学院学报（自然科学版），2011（01）：11-13.