混凝土裂縫的成因與控制

劉玉華

混凝土的裂縫是一個(gè)普遍存在而又難于解決的工程實(shí)際問(wèn)題。我在工作中對(duì)混凝土工程中常見(jiàn)的一些裂縫成因進(jìn)行了分析探討，提出了控制裂縫發(fā)展的措施，總結(jié)了混凝土裂縫的處理方法。

1 裂縫的成因

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，有設(shè)計(jì)方面的原因，但更多的是施工過(guò)程各種因素組合產(chǎn)生的，正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的有效途徑，裂縫原因是設(shè)計(jì)、施工、材料、環(huán)境等相互影響的綜合性問(wèn)題，解決裂縫控制問(wèn)題應(yīng)當(dāng)采取綜合方法。

1.1 設(shè)計(jì)原因

1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的構(gòu)件開(kāi)裂。

2）設(shè)計(jì)中構(gòu)造鋼筋配置過(guò)少或過(guò)粗引起構(gòu)件裂縫，如墻板、樓板等

3）設(shè)計(jì)中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形。

4）設(shè)計(jì)中采用的混凝土等級(jí)過(guò)高，造成用灰量過(guò)大，對(duì)收縮不利。

5）荷載收縮，使用環(huán)境溫度變化，管線配置不當(dāng)，保護(hù)層厚度不足，抗溫度收縮配筋不足。

1.2 材料原因

1）粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2）果料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。

3）混凝土外加劑、摻合料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。

4）水泥品種的原因，粉煤灰及礬土水泥收縮值較小，快硬水泥收縮大。

5）水泥等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因：水泥等級(jí)越高，細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開(kāi)裂影響很大?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大，越易開(kāi)裂。

1.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)原因

1）配合比中水灰比過(guò)大。

2）單方水泥用量越大，用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。

3）配合比設(shè)計(jì)中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。

4）配合比設(shè)計(jì)中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。

1.4 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)的原因

1）現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快。均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2）拌合不均勻，攪拌時(shí)間不足或過(guò)長(zhǎng)，拌合后到澆筑時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，易產(chǎn)生裂縫。

3）連續(xù)澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，接茬處理不當(dāng)，已產(chǎn)生裂縫。

4）高空澆筑混凝土，風(fēng)速過(guò)大，烈日暴曬，混凝土收縮大。

5）大體積混凝土澆筑，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

6）現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早起脫水，引起收縮裂縫。

7）現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng)，拆模過(guò)早，引起拆模裂縫。

這些因素都會(huì)造成混凝土產(chǎn)生龜裂裂縫和疏松裂縫。致使混凝土微觀裂縫迅速擴(kuò)展，形成宏觀裂縫。養(yǎng)護(hù)是使混凝土正常硬化的重要手段，養(yǎng)護(hù)條件對(duì)于裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土硬化正常，不會(huì)出現(xiàn)裂縫，但只適應(yīng)于試驗(yàn)室。現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)注條件，混凝土開(kāi)裂的可能性越小。

1.5 環(huán)境原因（外界因素）

1）構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫。

2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件各區(qū)域溫度、濕度差異過(guò)大。

3）使用中短期或長(zhǎng)期超載。

4）周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等結(jié)構(gòu)的侵襲。

2 裂縫的控制措施

2.1 設(shè)計(jì)方面

1）盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)應(yīng)力集中。因結(jié)構(gòu)和造型方面原因而不得已時(shí)，應(yīng)充分考慮采取加強(qiáng)措施。

2）采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。要解決由于收縮產(chǎn)生的混凝土裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好的。

3）重視構(gòu)造鋼筋，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。

2.2 材料方面

1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥。

2）選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。

3）積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4）正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對(duì)膨脹劑應(yīng)充分考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應(yīng)通過(guò)大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。

2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

1）混凝土配合比除應(yīng)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)定，根據(jù)要求的強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、耐久性及工作性等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)外，其配制的混凝土還應(yīng)符合抗裂規(guī)范的規(guī)定。

2）干縮率?；炷?0d的干縮率易小于0.06%。

3）坍落度。在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度；基礎(chǔ)、梁、樓板、屋面用的混凝土坍落度易小于120mm，柱、墻用的混凝土坍落度宜小于150mm；混凝土采用泵送時(shí)，高層建筑用的混凝土坍落度根據(jù)泵送高度宜控制在180mm左右，多層及高層建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm。

4）用水量。不宜大于170kg/m3。

5）水泥用量。普通強(qiáng)度等級(jí)的混凝土宜為270-450千克每立方米，高強(qiáng)混凝土不宜大于550千克每立方米。

6）水灰比。應(yīng)采用適當(dāng)較小的水灰比。混凝土水灰比不宜大于0.60。

7）砂率。在滿足工作性要求的前提下，應(yīng)采用較小的砂率。

8）宜采用引氣劑或引氣減水劑。

2.4 施工方面

1）模板的安裝及拆除

①模板及其支架應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工工具和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。模板及其支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側(cè)壓力、施工過(guò)程中產(chǎn)生的荷載，以及上層機(jī)構(gòu)施工時(shí)產(chǎn)生的荷載。

②安裝的模板須構(gòu)造緊密、不漏漿、不滲水，不影響混凝土均勻性及強(qiáng)度發(fā)展，并能保證構(gòu)件形狀正確規(guī)整。

③模板及其支架的拆除順序及相應(yīng)的施工安全措施在制定施工技術(shù)方案時(shí)應(yīng)考慮周全。拆除模板時(shí)，不應(yīng)對(duì)樓層形成沖擊荷載。拆除模板及支架應(yīng)隨拆隨清運(yùn)，不得對(duì)樓層形成局部過(guò)大的施工荷載。模板及其支架拆除時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)可能尚未形成設(shè)計(jì)要求的受力體系，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)臨時(shí)支撐。

④底模及其支架拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；當(dāng)無(wú)設(shè)計(jì)要求時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。

2）混凝土的制備和運(yùn)輸

①運(yùn)輸混凝土?xí)r，應(yīng)能保持混凝土拌和物的均勻性，不應(yīng)產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，當(dāng)有離析時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定，并宜快速運(yùn)輸，運(yùn)送頻率，應(yīng)保證混凝土施工的連續(xù)性。

②運(yùn)至澆搗地點(diǎn)混凝土的坍落度應(yīng)符合要求，嚴(yán)禁向運(yùn)輸?shù)綕仓攸c(diǎn)的混凝土中任意加水。

③由攪拌、運(yùn)輸?shù)綕仓肽．?dāng)氣溫不高于25℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間不宜大于90min，當(dāng)氣溫高于25℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間不宜大于60min。當(dāng)混凝土中摻加外加劑或采用快硬水泥時(shí)，持續(xù)時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。

3）混凝土的澆筑

①為了獲得勻質(zhì)密實(shí)的混凝土，澆筑時(shí)要考慮結(jié)構(gòu)的澆筑區(qū)域、構(gòu)件類別、鋼筋配置狀況以及混凝土拌和物的品質(zhì)，選用適當(dāng)機(jī)具與澆筑方法。

②澆筑之前要檢查模板及其支架、鋼筋及保護(hù)層厚度、預(yù)埋件等的部位、尺寸，確認(rèn)正確無(wú)誤后，方可進(jìn)行澆筑。同時(shí)，還應(yīng)檢查對(duì)澆筑混凝土有無(wú)障礙，必要時(shí)予以修正。

③制定施工方案時(shí)應(yīng)考慮工程情況和實(shí)際工作能力，使各環(huán)節(jié)的施工能力應(yīng)與混凝土的一次澆筑量相適應(yīng)，滿足混凝土的連續(xù)澆筑。

④澆筑墻、柱等較高構(gòu)件時(shí)，一次澆筑高度以混凝土不離析為準(zhǔn)，一般每層不超過(guò)5m。

⑤當(dāng)樓板、梁、墻、柱一起澆筑時(shí)，先澆筑墻、柱，待混凝土沉實(shí)后，再澆筑梁和樓板。當(dāng)樓板與梁一起澆筑時(shí)，先澆筑梁，再澆筑樓板。

⑥澆筑時(shí)要防止鋼筋、模板、定位筋等的移動(dòng)和變形。

⑦分層澆筑混凝土?xí)r，要注意使上下層混凝土一體化。應(yīng)在下一層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢。在澆筑上層混凝土?xí)r，須將振搗器插入下一層混凝土5cm左右以便形成整體。

⑧由于混凝土的泌水、骨料下沉，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，此時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行壓實(shí)抹光；在澆筑混凝土?xí)r，如遇高溫、太陽(yáng)暴曬、大風(fēng)天氣，澆筑后應(yīng)立即用塑料膜覆蓋，避免發(fā)生混凝土表面硬結(jié)。

⑨對(duì)大體積混凝土，應(yīng)控制澆筑后的混凝土內(nèi)部最高溫度及其與表面的溫差、混凝土表面與環(huán)境的溫差，內(nèi)部最高溫度一般不高于70℃，內(nèi)外溫差不超過(guò)25℃，混凝土表面與環(huán)境差不超過(guò)15℃。

⑩板類混凝土面層澆筑完畢后，應(yīng)在初凝前進(jìn)行二次抹壓。

{11}應(yīng)按設(shè)計(jì)要求合理設(shè)置后澆帶，后澆帶混凝土的澆筑時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)無(wú)設(shè)計(jì)要求時(shí)，后澆帶易在其兩側(cè)混凝土齡期8周后再行澆筑，且應(yīng)加強(qiáng)該處混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

{12}施工縫初澆筑混凝土前，應(yīng)將接茬處剔鑿干凈，澆水濕潤(rùn)，并在接茬處鋪水泥砂漿或涂混凝土界面劑，保證施工縫結(jié)合良好。

4）混凝土的養(yǎng)護(hù)

①混凝土澆注完畢，在混凝土凝結(jié)后即須進(jìn)行妥善的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，盡量避免急劇變化、振動(dòng)以及外力的擾動(dòng)。

②澆筑后采用覆蓋、曬水、噴霧或用薄膜保濕等養(yǎng)護(hù)措施；保溫、保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于7d；對(duì)摻用緩凝型外加劑或抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14d。

③底板和樓板等平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件，混凝土澆筑收漿和抹壓后，用塑料薄膜覆蓋，防止表面水份蒸發(fā)，混凝土硬化至可上人時(shí)，可揭去塑料薄膜，鋪上麻袋或草簾，用水澆透，有條件時(shí)盡量蓄水養(yǎng)護(hù)。

④截面較大的柱子，宜用濕麻袋圍裹噴水養(yǎng)護(hù)，或用塑料膜圍裹自生養(yǎng)護(hù)，也可涂刷養(yǎng)護(hù)液。

⑤墻體混凝土澆筑完畢，混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（1-3d）后，必須時(shí)應(yīng)及時(shí)松動(dòng)兩側(cè)模板，離縫約3-5mm，在墻體頂部架設(shè)淋水管，噴淋養(yǎng)護(hù)。拆除模板后，應(yīng)在墻兩側(cè)掛麻袋或草簾等覆蓋物，避免陽(yáng)光直照墻面，連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d；地下室外墻宜盡早回填土。

⑥冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接澆水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)用塑料薄膜和保溫材料進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。保溫材料的厚度應(yīng)經(jīng)熱工計(jì)算確定。

2.5 管理方面

1）確定科學(xué)的控制裂縫標(biāo)準(zhǔn)，合理的選擇施工進(jìn)度，避免在混凝土施工中過(guò)分搶工期。

2）必須嚴(yán)格執(zhí)行混凝土施工中的各項(xiàng)技術(shù)措施。

2.6 環(huán)境方面

1）注意施工的季節(jié)、環(huán)境溫度、濕度及氣象變化對(duì)混凝土變形性能的影響。

2）盡可能在較低的溫度環(huán)境中開(kāi)始澆灌混凝土，中間特別注意急劇降溫、急劇干燥對(duì)混凝土的不利影響。

3）注意雨中不能澆灌混凝土。

3 混凝土裂縫的處理方法

3.1 表面處理法

表面涂抹和表面貼補(bǔ)法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏

3.2 填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開(kāi)V型槽，然后作填充處理

3.3 灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2～0.4Mpa）將補(bǔ)縫漿液注入砼裂隙，達(dá)到閉塞的目的，該方法屬傳統(tǒng)方法，效果很好。也可利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

2.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等，混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆心取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。

2.5 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

2.6 電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場(chǎng)在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長(zhǎng)期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

2.7 仿生自愈法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分（如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊），在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

[責(zé)任編輯：曹明明]