探讨混凝土裂缝产生原因及控制措施

一、前言

混凝土作为一种复合建筑材料，由于其组成材料的多样化以及各组成材料间物理化学作用的多变化致使混凝土的物理力学性能与很多因素有关，混凝土抗压性能良好而抗拉性能很差，抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20，并且不与抗压强度成比例地增加，其极限拉伸变形很小，因而极易产生裂缝。通过近代仪器已经发现混凝土在受荷载以前，在硬化后的混凝土内部，尤其是在胶结料与骨料的界面上总是存在着大量的微观裂缝，其分布有随机性，而这些裂缝在外界荷载作用下或环境变化时会发展而形成可见宏观裂缝，目前规范或规程按计算控制的主要是宏观裂缝。构件裂缝的因素是多方面的,包括结构设计、环境影响、材料质量、地基沉降差异、施工质量等,无论何种原因产生的裂缝,都会给建筑物肢体结构带来影响。

二、裂缝形成原因

1.温度裂缝的成因

水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。每克水泥放出502J的热量，如果以水泥用量300～550kg/m3来计算，每1m3混凝土将放出15500～27500KJ的热量，且大部分水泥水化热在3d 内释放出来。混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土，其产生的大量水化热不容易散发，导致内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。

2.干缩裂缝的成因

混凝土浇注后仍处于塑料性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现。形状不规则,长短不一，呈龟裂状深度一般不超过50mm，但薄板结构如果混凝土中掺加有含泥量大的粉砂则可能穿透。此类裂缝的主要原因，是混凝土浇注后3～4h左右其表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风干燥天气条件下，混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩，而此时混凝土强度几乎为零，不能抵抗这种变形力而导致开裂，从混凝土中蒸发和被吸收水分的速度越快，干缩裂缝越易产生。影响混凝土收缩,主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

3.施工操作不当引起的裂缝

施工中:（1）在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝。（2）施工时因拆模过早，混凝土强度未达到设计要求而提前加荷，使构件过载而出现裂缝。（3）施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝。（4）混凝土预制构件，在脱模、运输、堆放、起吊过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态，都可能使构件产生裂缝。

4.其他原因引起的裂缝

由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大梁及其它构件拉力过大而出现裂缝。由于设计欠周全，如钢筋混凝土构件的截面不够,或者由于计算错误,受力钢筋截面偏小、配筋位置不当、节点不合理等,都会导致混凝土构件出现结构裂缝。

三、裂缝的控制措施

1.温度裂缝的控制措施

混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。由于过去土木建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28d，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑，大多数的施工期限很长，少则1～2年，多则4～5年，28d不可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每1m3混凝土的水泥用量减少40～70kg左右，则混凝土温度相应降低4～7℃。另一方面，应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。对于出机温度和浇筑温度的控制，《混凝土质量控制标准》（GB501-92）中明确规定：高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度，不宜超过35℃。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度，可以采取下面的办法：（1）降低原料温度，每1m3混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料；（2）在搅拌混凝土时加冰块冷却；（3）生产砼时避开当天高温时段；（4）对搅拌运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。

2.干缩裂缝的控制措施

干缩裂缝的防止措施主要包括以下几点：（1）合理选择水泥品种。一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。（2）控制水泥用量。混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为250～500kg/m3。（3）用水量的把握。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。（4）最佳砂率的确定。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的，也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。（5）化学外加剂的选用。掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。（6）正确选择养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温保湿养护，对减少干燥收缩有一定作用。

3.施工裂缝的控制措施

控制施工裂缝的措施：（1）加强施工中钢筋、模板、混凝土配料、振捣的质量控制检查，确保结构构件钢筋位置，安装支撑系统、支撑位置正确，混凝土强度达到要求。（2）浇注混凝土时，考虑天气因素。（3）保证混凝土在早期尽可能少的产生收缩，可以通过控制好构件的湿润养护来实现。对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14~28小时，为了确保混凝土的降温和保温工作宜在表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护。以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。（4）正确掌握拆模时间，避免过早拆模。（5）严格控制施工临时堆载，构件堆放、运输、吊装时保持支承和吊点位置正确稳定，避免振动碰撞。

四、结束语

混凝土梁产生的裂缝的原因很多,分析也比较复杂,以上仅是对混凝土裂缝的原因进行了初步分析,在现场施工中要根据不同的情况,不同的施工方法,有效的控制混凝土的裂缝的产生,以预防为主,避免混凝土梁裂缝影响结构使用。虽然裂缝是一种人们可以接受的材料特征，但科学的要求应是将有害程度控制在允许范围内。如果不对其加以控制，严重时不仅会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力，所以要提前采取必要措施预防混凝土裂缝。以上对混凝土施工过程中产生裂缝的原因分析和预防措施，很多已在施工项目中得到验证，极大的减少了因裂缝整治带来的经济与社会声誉的损失。

参考文献

［1］GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范［S］

［2］GB50010-2002.混凝土结构设计规范［S］

［3］张雄.混凝土结构裂缝防治技术［M］.北京：化学工业出版社，2007

［4］崔跃东，浅谈混凝土施工中裂缝的防治［J］.山西建筑，2008

探讨混凝土裂缝产生原因及控制措施

聊城建设学校工民建教研室赵爱书赵浩

［摘要］混凝土裂缝是施工中不可避免的现象，本文针对施工中普遍存在的裂缝问题，阐述了裂缝产生的原因及防治措施，希望从设计、施工、使用等多方面加以控制和防治，以期减少因裂缝整治带来的经济与社会声誉的损失。

［关键词］混凝土裂缝原因控制措施

工程技术

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