混凝土裂縫的成因及預防

[摘 要]混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題，本文總結了常見混凝土裂縫的類型，對各類裂縫的成因進行了分析， 并針對具體情況提出了預防措施。

[關鍵詞]混凝土 裂縫 預防措施

作者簡介：來莉娟（1964-），女（漢族），陜西漢中人，漢中市漢臺區(qū)建筑工程質量安全監(jiān)督站。

一、前言

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料按適當比例配合，經(jīng)拌合、運輸、澆筑成型和硬化而制成的非均質脆性人造石材。由于混凝土施工及其本身變形、約束等一系列原因，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷的擴展，最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫，也就是混凝土工程中常說的裂縫，其寬度一般在0.05mm 以上。

混凝土建筑和構件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發(fā)展通常會使內(nèi)部的鋼筋產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的性能，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重者將會威脅到人的生命和財產(chǎn)安全，因此對混凝土裂縫的成因與防范進行研究與分析就顯得很有必要。

二、裂縫產(chǎn)生的原因及預防措施

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，大致可分為兩類：一是由荷載引起的裂縫，主要有彈性變形、塑性變形及徐變引起的，其中彈性變形是可恢復變形，不影響混凝土的性能，要控制的是塑性變形，其主要是在設計階段正確選擇材料性能；二是由非荷載引起的裂縫，包括化學收縮、塑性收縮、干濕變形、溫度變形等引起的裂縫。 在此只對非荷載引起的變形做研究。

（一）化學收縮

化學收縮是在混凝土硬化過程中由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于反應物的體積，從而引起的收縮。由于化學反應而引起的裂縫最常見的是堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子會與某些活性骨料產(chǎn)生化學反應并吸收周圍環(huán)境中的水而使體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)中混凝土結構使用期間，一旦出現(xiàn)很難補救，因此應在施工中即采取有效措施進行預防。

主要的預防措施：一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用合適的摻和料來抑制堿骨料反應。

（二）塑性收縮

塑性收縮是在混凝土成型后尚未凝結硬化時由于表面失水而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一、互不連貫狀態(tài)。產(chǎn)生的主要原因為：受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，若此時混凝土的強度無法抵抗其本身收縮就會產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環(huán)境溫度、風速、相對濕度等等。

主要預防措施：一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。二是嚴格控制水灰比，摻加高效減水劑，減少水泥及水的用量。三是澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。四是及時覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑等進行養(yǎng)護。五是在高溫和大風天氣要設置遮陽和擋風設施，及時養(yǎng)護。

（三）干濕變形

混凝土具有濕脹干縮的性質。脹縮的情況決定于周圍環(huán)境濕度的變化。當混凝土處于干燥環(huán)境中時，由于混凝土內(nèi)部凝膠體吸附水及毛細管中游離水分的蒸發(fā)，會使混凝土產(chǎn)生體積收縮。當混凝土在水中或潮濕環(huán)境中時，體積不變或產(chǎn)生微膨脹，其膨脹值遠小于收縮值，一般不產(chǎn)生破壞。因此這里要控制的主要是干縮裂縫，干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形不同：表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應力而產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細裂縫，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

主要預防措施：一是選用收縮量較小的水泥，采用中低熱水泥或粉煤灰水泥，降低水泥用量。二是在混凝土配合比設計中應盡量降低水灰比，同時摻加適當?shù)臏p水劑。三是嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。四是加強混凝土的早期養(yǎng)護，并適當延長混凝土的養(yǎng)護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養(yǎng)護劑養(yǎng)護。五是在混凝土結構中設置收縮縫。

（四）溫度變形

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結構中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，水化熱聚積在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，導致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會導致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

主要預防措施：一是盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。二是減少水泥用量。三是降低水灰比。四是改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。五是改善混凝土的攪拌加工工藝。六是在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，推遲熱峰的出現(xiàn)時間。七是高溫季節(jié)澆筑時可以采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的升溫。八是預留溫度收縮縫。九是加強混凝土養(yǎng)護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應設置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

三、結束語

通過以上分析可以看到，盡管在混凝土結構中不可避免地會出現(xiàn)裂縫，但是可以通過采取有效措施預防有害裂縫出現(xiàn)，允許部分無害裂縫存在。只要在材料、設計、施工各方面采取相應的措施，在施工管理方面嚴格把關，裂縫的控制還是可以實現(xiàn)的。

參考文獻

[1]王建軍?；炷凉こ讨辛芽p的預防措施。建筑科學，2009/3

[2]華澤起、孫志娟。淺析混凝土結構中的裂縫產(chǎn)生的原因及防治。山西建筑2007/8

[3]莫菲。混凝土結構裂縫產(chǎn)生原因及控制控制，施工技術2009/2

[4]呂麗華，柳俊哲，左紅軍。混凝土的裂縫，低溫建筑技術2004/2

[5]王福川。土木工程材料。中國建材工業(yè)出版社2001