論述混凝土裂縫形成的原因及防治措施

洪五州 崔風(fēng)勤

【摘 要】論述混凝土在施工中裂縫產(chǎn)生的幾個(gè)重要因素，分析和總結(jié)裂縫產(chǎn)生的原因，強(qiáng)調(diào)了施工中所采用的幾種防治措施。

【關(guān)鍵詞】混凝土裂縫；防治措施；耐久性；穩(wěn)定性；收縮變形

要保證混凝土結(jié)構(gòu)和制品中具有足夠的強(qiáng)度，耐久性、體積的穩(wěn)定性、消除工作中的薄弱環(huán)節(jié)和存在的問題來滿足不同用途時(shí)對混凝土性能要求?；炷林械牧芽p可以使混凝土的承載力降低，使鋼筋的銹蝕加劇，混凝土對鋼筋的握裹力減小等等。從而可以導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞，因此混凝土中的裂縫一直是人們十分重視的問題。

導(dǎo)致混凝土裂縫的原因很多，裂縫的形狀也很復(fù)雜，有的原因相同而裂縫的形狀不同，有的裂縫形狀相同而原因不同，下面主要論述混凝土裂縫中的幾種裂縫形成的原因， 預(yù)防措施等問題。

混凝土裂縫可大至分為應(yīng)力裂縫、干燥裂縫、溫度裂縫。不論是哪種裂縫，其形成的原因主要是因混凝土產(chǎn)生變形而發(fā)生的，如混凝土在凝結(jié)過程中發(fā)生的變形即收縮變形，混凝土在承受荷載后的體積變形即徐變變形，混凝土在溫度變化時(shí)的體積變形即溫度變形等等。不論是哪種變形，超過一定的限度都會(huì)使混凝土產(chǎn)生微觀裂縫或宏觀裂縫，以下根據(jù)裂縫的幾種情況進(jìn)行分別敘述。

1 收縮變形形成的原因

收縮是混凝土的一種重要特征，收縮會(huì)使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性，產(chǎn)生收縮的原因主要有：①沉縮。剛成型的混凝土，因固體顆粒下沉，表面泌水產(chǎn)生體積縮小。②化學(xué)收縮。水泥與水在水化過程中發(fā)生的體積縮小。③物理收縮。凝固后的混凝土，毛細(xì)孔中的水分蒸發(fā)，使體積縮小。

1.1 沉縮

剛成型的混凝土，粗骨料分布不均勻，因砂漿的塑性收縮大于混凝土，即塑性收縮受粗骨料和砂槳比的影響，因而產(chǎn)生的收縮不同，使混凝土產(chǎn)生裂縫，而且這種裂縫會(huì)貫穿于整個(gè)混凝土中。又由于表面泌水現(xiàn)象，泌水率的增加會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫。

1.2 化學(xué)收縮

混凝土在凝結(jié)硬化過程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使混凝土的內(nèi)部溫度升高，在冷卻過程中因內(nèi)、外溫差而形成的凝土裂縫?；炷恋乃冶却?，就會(huì)產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，而在水化和硬化過程中，水泥和水反應(yīng)生成水化物，水泥在水化期間使水泥漿的體積減小，體積實(shí)際減小程度取決于水泥的水化程度， 這種體積的變形會(huì)造成混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.3 物理收縮

凝固后的混凝土、毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)即自干燥，由于水向環(huán)境逸散形成的收縮變形，使混凝土產(chǎn)生裂縫。這種裂縫存在于混凝土的各個(gè)齡期。如果混凝土過干會(huì)在表面形成肉眼就能觀察到的宏觀裂縫，實(shí)際上這些裂縫形成之前就已經(jīng)形成大量的細(xì)小裂縫，由于水泥連續(xù)的水化將產(chǎn)生自干燥，使水在混凝土的各個(gè)表面形成毛細(xì)彎液面，進(jìn)而降低環(huán)境的相對溫度國外曾有過報(bào)道認(rèn)為：相對濕度為90%，混凝土內(nèi)將產(chǎn)生負(fù)壓，這種負(fù)壓足以使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2 徐變變形形成的原因

徐變是混凝土的另一個(gè)重要特性，當(dāng)混凝土在一個(gè)定荷載作用下，產(chǎn)生隨時(shí)間增長的變形，徐變變形改變了結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力、產(chǎn)生不利變形，使混凝土產(chǎn)生裂縫，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不符合使用要求或破壞。

2.1 外加荷載

大家都知道外加荷載越大，所產(chǎn)生的徐變越大，外加荷載的時(shí)間越長，所產(chǎn)生的徐變越大，當(dāng)徐變達(dá)到一定的程度時(shí)，在混凝土的內(nèi)部和表面都會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫比較直觀。形成的原因也很簡單。

2.2 水灰比和粗骨料

如果鮮混凝土中水泥漿含量高即水灰比大、徐變就大，這是因?yàn)樗畷?huì)向蒸發(fā)的表面滲出，如蒸發(fā)速率大于滲出速率，空氣與混凝土面的水界面將立刻向混凝土漿體中“流動(dòng)”，結(jié)果產(chǎn)生毛細(xì)彎液面，使混凝土緊縮產(chǎn)生徐變變形，引起塑性收縮而產(chǎn)生裂縫，由于砂漿的塑性收縮大于混凝土（在前面已講過），塑性收縮受粗骨料和砂漿比的影響，粗骨料的彈性模量越高、徐變越小。

3 溫度變形形成的原因

混凝土材料的熱脹冷縮現(xiàn)象，在溫度變化時(shí)其體積也隨之發(fā)生變化，混凝土溫度變形在不受約束的情況下是不產(chǎn)生內(nèi)力的。因混凝土與鋼筋的溫度線膨脹系數(shù)相差很小，兩者差異所引起的內(nèi)力很小，反之，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的變形受到約束，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力有時(shí)會(huì)很大，不但可以引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫、甚至可以引起結(jié)構(gòu)的破壞。

3.1 混凝土本身溫度

混凝土在凝結(jié)硬化過程中，由于水化反應(yīng)使其內(nèi)部產(chǎn)生大量熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，塑性收縮大，如果早期養(yǎng)護(hù)略有不慎，表面就容易開裂。

3.2 大氣環(huán)境中的溫差

混凝土凝固后，由其是脫模后，這時(shí)混凝土強(qiáng)度比較低，干燥快，毛細(xì)孔水迅速蒸發(fā)，毛細(xì)管引力作用在混凝土中引起收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生開裂。

3.3 混凝土溫度變形受到約束

混凝土的體積變形受到約束超過一定的限度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。當(dāng)混凝土的溫度變形受到內(nèi)部或其他方面的約束就會(huì)產(chǎn)生龜裂、這種龜裂是相隔一定的間距而平行分布的，裂縫是受垂直于裂縫方向的約束造成的，常見于基礎(chǔ)及相鄰部的限制，它們不讓混凝土自由收縮，就在混凝土內(nèi)產(chǎn)生了拉應(yīng)力。

4 防治措施

1）應(yīng)該嚴(yán)格按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，除了在混凝土裂縫已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)要考慮裂縫的可允許性以外，在設(shè)計(jì)階段還應(yīng)考慮出現(xiàn)裂縫的可能性及出現(xiàn)的部位，裂縫的大致尺寸，以便采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)充分注意混凝土截面尺寸急劇變化的洞口，轉(zhuǎn)角部位，要防止因收縮變形引起的應(yīng)力集中，所以要正確地選擇結(jié)構(gòu)和截面形式以控制開裂。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，適當(dāng)?shù)念A(yù)留伸縮縫或施工縫，盡量減少因收縮變形而遇到的約束，如混凝土路面或停車場那樣以適當(dāng)?shù)拈g距預(yù)留一個(gè)凹槽或切縫，都可以達(dá)到減免混凝土開裂的目的。

2）在施工中減少用水量即減水水灰比，混凝土的坍落度盡可能的小，單位體積內(nèi)用水量少，收縮小，強(qiáng)度高，也可相應(yīng)地減少混凝土開裂。

3）在施工中設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)盡量減少水泥用量，這樣即能降低工程成本也能有效的減少干燥收縮，因干燥收縮的依次排列順序是：水泥凈漿>砂漿>混凝土，所以減少水泥用量對防止混凝土開裂有一定作用。

4）在混凝土中摻入適量的外加劑， 可以提高混凝土的強(qiáng)度，避免或減少混凝土的開裂，如摻用減水劑能起到減少水的用量，提高早期強(qiáng)度，節(jié)約水泥，減少混凝土開裂等效果。

5）在混凝土中摻用纖維材料，也可有效的防止混凝土開裂，如在混凝土中摻用聚合物纖維、鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維等等。纖維在混凝土中起到“拉結(jié)”使用，不同程度的抑制了微裂縫的擴(kuò)展、增大混凝土的抗拉強(qiáng)度。

6）加強(qiáng)混凝土在凝結(jié)硬化期間的養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)不良是造成混凝土開裂的直接原因，也會(huì)使混凝土的其他品質(zhì)下降，特別是干燥多風(fēng)的氣候中和大氣溫度較低時(shí)，澆筑混凝土?xí)r更應(yīng)注意及時(shí)對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，前者應(yīng)注意干燥，使混凝土中水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生塑性收縮發(fā)生裂縫。后者應(yīng)注意采用覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)或用蒸氣養(yǎng)護(hù)，延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，否則因混凝土內(nèi)、外溫差過大會(huì)造成混凝土產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)束語

在建筑工程技術(shù)日新月異的今天，混凝土整體地面在工業(yè)廠房工程、地下車庫工程、大型展館工程中應(yīng)用非常廣泛，并且其質(zhì)量要求也非常嚴(yán)格，不僅有承載力方面的要求，還有整體平整度，地面裂縫控制以及美觀的要求，這些嚴(yán)格的要求就必須使我們在施工之前做好全過程、全方位、全員性準(zhǔn)備，方可取得良好的施工質(zhì)量效果。本文筆者根據(jù)多年在工作中的實(shí)踐，對混凝土裂縫形成的原因及防治措施進(jìn)行了闡述，供業(yè)內(nèi)人士參考。

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