混凝土裂缝的成因及防治措施
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作者: 王伟
【摘 要】当前,混凝土结构常见的表现形式为现浇结构,工程施工中比较突出的就是混凝土结构的裂缝问题,有的裂缝甚至影响结构安全和正常使用。就工程、材料、施工、使用三方面造成现浇结构裂缝原因进行深入分析,阐述了对现浇结构裂缝的影响,为避免混凝土结构裂缝产生,提出了具体预防措施。
【关键词】混凝土；裂缝；成因；温度应力；预防措施
1.混凝土裂缝类型及成因
1.1塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的，这类裂缝多在表面出现形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后3―4小时左右表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础。模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越容易产生，而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早期强度低所以其水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。
1.2温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。
1.3施工工艺质量引起的裂缝
在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，可能产生各种形式的裂缝，特别是细长薄结构更容易出现裂缝。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异，比较典型且常见的如下：(1)钢筋混凝土保护层过厚，或乱踩绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。(2)混凝土震捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。(3)混凝土浇注过快，混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足，硬化后沉实过大，容易在浇注数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。(4)混凝土搅拌。运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。(5)用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，划同其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝。(6)混凝土分层或分段浇注时，接头部位处理不好，易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。(7)混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。(8)施工时模板刚度不足，在浇注混凝土时，因侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。(9)施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
1.4混凝土材料的因素
不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大，而粉煤灰水泥收缩值较小，快硬性水泥收缩大。一般来说，其水灰比不变，水泥用量越多，混凝土的收缩率越大。混凝土中水的蒸发引起混凝土的收缩，水灰比越大水泥浆越稀，收缩率越大开裂的可能性也越大。粗细骨料含泥量过大、骨料颗粒级配不良都会造成混凝土收缩增大，从而诱导裂缝的发生，骨料的密度大、级配好、弹性模量高、骨料粒径大则可减少混凝土的收缩。外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收缩和徐变，从而会对混凝土的开裂产生影响，掺有外加剂的混凝土干缩值较大，特别是初期干缩值较大。
2.混凝土裂缝常见预防措施
2.1塑性收缩裂缝预防措施
收缩裂缝主要预防措施:一是选用干缩值较小、早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;二是严格控制水灰比，在保证混凝土施工所需坍落度和和易性的前提下尽量减少水的用量，必要时掺人减水剂;三是浇筑混凝土之前，将基层和模板均匀浇水湿透;四是及时覆盖握料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土凝结前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
2.2温度应力裂缝预防措施
此类裂缝预措施如下：(1)降代混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度掺加缓凝剂或高效减水剂，以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量，延长混凝土达到最高温度时间，减少干缩；尽可能选用最大粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗骨料，避免砂量过多以减少水泥用量及用水量；在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土，严格控制水灰比，减少单位体积混凝土用水量。(2)降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度，在环境温度较低的早晚浇筑；避免吸收外部环境热量，运输工具、泵送管路尽量遮荫，防止混凝土升温；埋设冷却水管，通人冷水降温。(3)分层分块浇筑。(4)表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，让其表面慢慢冷却、干燥，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。主要有蓄水养护和覆盖洒水养护两种方式，养护时间一般不少于14d。
2.3施工方面原因造成的裂缝预防措施
此类裂缝预防措施如下：(1)加强模板施工的过程管理。模板及其支架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性，在振捣过程中派专人进行看模，防止松扣上沉现象发生；试块强度达到设计允许值时方能拆模。(2)混凝土的成品保护。对浇筑好的板面，必须在混凝土强度达到1.2N/mm2后方可上人。(3)钢筋绑扎施工加强对负弯矩筋的管理。加密支撑马凳的间距、确保板面负弯矩盘的保护层厚度。(4)振捣方式方法必须正确。振捣易快插、慢拔。振捣时间过短，混凝土不均匀；时间过长，易导致严重浮浆。
2.4混凝土原材料的选择和配比
混凝土中如果采用吸收率较大的骨料，干缩较大、骨料含泥量较多时，会增大混凝土的干缩性;骨料粒径较大、级配良好时，由于能减少混凝土中的水泥浆用量，所以混凝土干缩率较小。掺加粉煤灰能减少水泥用量并有效降低水化热，可降低混凝土单方用水量和水泥用量，还可减少混凝土自身体积收缩。同时，在混凝土中掺加粉煤灰或高效减水剂不仅能使混凝土具有较好的和易性、可泵性、抗渗性、抗离析好，减少泌水现象发生、有利于混凝土表面处理。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热;选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂;积极采用合适的掺和料和混凝土外加剂，抑制碱骨料反应;正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，控制砂的粒径及含量，减少空隙率以减少混凝土收缩量，提高混凝土抗裂强度。
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