淺談混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類型、成因、預(yù)防與處理

扈海洋

（中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北秦皇島 066004）

淺談混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類型、成因、預(yù)防與處理

扈海洋

（中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北秦皇島 066004）

隨著社會(huì)的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，混凝土在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但同時(shí)，混凝土裂縫問(wèn)題是一直困擾建筑業(yè)多年的質(zhì)量通病，沒(méi)有得到很好的解決，給工程帶來(lái)了不同程度的危害。文章就混凝土裂縫的類型、成因進(jìn)行一定分析，并對(duì)其預(yù)防措施及處理方法提出了自己的一點(diǎn)看法。以便在實(shí)際的生產(chǎn)中對(duì)混凝土裂縫的事先預(yù)防，以及產(chǎn)生后的修補(bǔ)處理措施起到一定的參考作用。

混凝土 裂縫類型 成因 預(yù)防與處理

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)和住宅改革制度的不斷深入，國(guó)內(nèi)建筑工程中混凝土工程的規(guī)模不斷增大，但同時(shí)，隨之而來(lái)的混凝土裂縫這一質(zhì)量通病卻一直如影隨形，沒(méi)有得到很好的解決，給工程帶來(lái)不同程度的危害?；炷两Y(jié)構(gòu)中的裂縫（尤其是住宅樓板、地下室剪力墻中的裂縫）容易造成滲漏，影響建筑物的基本使用功能，還引起用戶的不安全感。有關(guān)的裂縫以及裂縫引起滲漏問(wèn)題成為消費(fèi)者投訴的熱點(diǎn)。

作為一名建筑工作者，在當(dāng)前的施工工序中如何克服混凝土裂縫問(wèn)題是一件非常重要的事情，本文將對(duì)混凝土裂縫的類型進(jìn)行介紹以及對(duì)混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施和處理方法。

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，有設(shè)計(jì)方面的原因，也有環(huán)境方面的原因，但更多的是在施工過(guò)程中的各種因素組合產(chǎn)生的，要想根本解決混凝土中裂縫問(wèn)題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。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)生的最有效的途徑。

2 混凝土裂縫的類型及成因

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫的主要成因是水分在混凝土硬化后較長(zhǎng)時(shí)間所產(chǎn)生的水分蒸發(fā)所引起的?；炷恋母稍锸湛s由于集料的干燥收縮很小，因此主要是水泥干燥收縮造成的?；炷恋乃终舭l(fā)、干燥過(guò)程是由外向內(nèi)、由表及里，逐漸發(fā)展的。產(chǎn)生干縮裂縫多數(shù)在一個(gè)月以上，有時(shí)甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細(xì)微，有時(shí)呈平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，在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(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，空氣中水分容易浸入引起鋼筋的銹蝕而影響混凝土的耐久性?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的品質(zhì)如礦渣水泥，早期收縮率大小與水泥的用量、集料的品質(zhì)和用量、外加劑的質(zhì)量和用量等因素有關(guān)。

2.2 收縮裂縫

在工程實(shí)際中，混凝土因收縮引起的裂縫是最常見的。當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化時(shí)，在空氣中體積收縮，在水中體積膨脹。通常，混凝土的收縮值比膨脹值大，混凝土的收縮值隨著時(shí)間的推移在增大，養(yǎng)護(hù)不好以及混凝土構(gòu)件的四周受約束從而導(dǎo)致混凝土收縮受阻時(shí)，都會(huì)使混凝土產(chǎn)生收縮應(yīng)變，從而使構(gòu)件表面或水泥地面上出現(xiàn)收縮裂縫。收縮裂縫常見的類型與成因：

（1）塑性收縮裂縫是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮裂縫。此類型裂縫成因主要是施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，表面沒(méi)有保濕措施，風(fēng)吹日曬，導(dǎo)致表面游離水分蒸發(fā)，產(chǎn)生急劇的體積收縮，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一、互不連貫狀態(tài)。此時(shí)的混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。

（2）混凝土分層離析產(chǎn)生的收縮裂縫是另一種形式，其產(chǎn)生的原因是混凝土在輸送、澆搗過(guò)程中，由于各種材料的比重不一樣，石子比重大、粒徑大容易下沉，水比重最小容易上浮，就可能產(chǎn)生分層現(xiàn)象，即上面水分高甚至泌水，下面石子含量高。而且受到鋼筋或預(yù)埋管件的阻擋，使混凝土互相分離；另外斜坡上的混凝土由于重力向下流動(dòng)而開裂。特別是高流動(dòng)性混凝土，振搗過(guò)程非常容易發(fā)生分層離析現(xiàn)象。

（3）溫度裂縫通常產(chǎn)生在大體積混凝土表面或溫差較大的地區(qū)。由于混凝土體積大，大量水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度急劇上升，而外部散熱較快，從而產(chǎn)生混凝土內(nèi)外較大溫差，使得內(nèi)外熱脹冷縮程度不同，造成混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生了裂縫。

2.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生原因不是由于荷載引起的而是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均勻、松軟，回填土不實(shí)或浸水而造成的不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等所致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

2.4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。

混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿-硅酸凝膠，吸水后會(huì)產(chǎn)生較大的體積膨脹，使混凝土由于膨脹而脹裂，初期在混凝土表面形成不規(guī)則的細(xì)小裂縫，然后由表及里地開裂，最終造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救。

由于混凝土澆筑、振搗不良或者鋼筋保護(hù)層較薄，有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂，此種類型的裂縫多為縱向裂縫，沿鋼筋的位置出現(xiàn)。

2.5 施工質(zhì)量引起的裂縫

在施工過(guò)程中由于施工質(zhì)量低劣造成混凝土結(jié)構(gòu)各種各樣的裂縫比較直觀，并且在施工過(guò)程中就顯露出來(lái)。如：（1）混凝土是經(jīng)過(guò)原材料攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、成型、養(yǎng)護(hù)而形成的。在這個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的施工過(guò)程中，任何工序質(zhì)量控制的缺陷都可能造成混凝土分層、離析、泌水，引起裂縫。（2）地基處理不當(dāng)，不均勻沉降所引起的裂縫。（3）快速施工，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，早期的收縮得不到控制而導(dǎo)致開裂。（4）施工過(guò)程中上層鋼筋受到踩踏，使鋼筋保護(hù)層過(guò)厚，導(dǎo)致構(gòu)件有效截面高度減小，產(chǎn)生方向與受力鋼筋垂直的裂縫。（5）模板剛度不足，混凝土澆筑之后尚未結(jié)硬而模板變形過(guò)大；其次支墊不當(dāng)、撞擊、擠壓、振蕩，使支撐剛度變異，拆模時(shí)間過(guò)早；現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)早地承受施工荷載的作用，且上人過(guò)多過(guò)早，施工超載，下道工序的材料堆放于集中等等，這對(duì)于尚處于硬化期和強(qiáng)度增長(zhǎng)期的混凝土極易因外力的作用和震動(dòng)而產(chǎn)生變形，在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。（6）分層振搗混凝土的時(shí)間、工藝失效，間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成新舊混凝土接搓處形成冷縫。（7）混凝土結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間連接施工不良引起可見的界面裂縫以及混凝土結(jié)構(gòu)抹面層施工不良引起的表層裂縫。

2.6 荷載過(guò)大引起的裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)之初均具有其特定的承載能力限值，如果結(jié)構(gòu)所承受的荷載超出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的承載力極限荷載，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種超限荷載引起的裂縫往往是混凝土結(jié)構(gòu)破壞的開始，如果沒(méi)有引起足夠重視，甚至可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。

在設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)荷載漏算，計(jì)算模型不夠合理，受力假設(shè)與實(shí)際情況不符，斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，構(gòu)造鋼筋配置過(guò)少或過(guò)粗，未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形，混凝土等級(jí)過(guò)高造成用灰量過(guò)大，設(shè)計(jì)斷面過(guò)小等等都有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。

在施工階段，施工機(jī)具材料過(guò)分集中堆放，對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)沒(méi)有考慮其受力特點(diǎn)隨意翻轉(zhuǎn)起吊，不按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序等等，也很有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。

在使用階段，混凝土結(jié)構(gòu)所承受的荷載超出設(shè)計(jì)限值，受到劇烈碰撞，遭遇大風(fēng)、地震等極端氣候天氣，都有可能使結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 混凝土裂縫的主要預(yù)防措施

3.1 干縮裂縫主要預(yù)防措施

（1）選用收縮量較小的水泥，如采用中低熱水泥或粉煤灰水泥，降低水泥的用量。（2）在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時(shí)摻加適量的減水劑。（3）嚴(yán)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(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量。（4）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫時(shí)間。（5）在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。

3.2 收縮裂縫主要預(yù)防措施

（1）選用干縮性小、早期強(qiáng)度高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。（2）嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來(lái)增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥用量和用水量。（3）澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透；（4）澆筑完成后及時(shí)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(rùn)，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五、在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽(yáng)和擋風(fēng)措施。

3.3 沉陷裂縫主要預(yù)防措施

（1）對(duì)地基土要分層夯實(shí)和加固。（2）保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐間距按計(jì)算模板方案操作。（3）防止混凝土澆筑過(guò)程中地基被水浸泡。（4）注意拆模時(shí)間及順序。（5）在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要采取一定的預(yù)防措施。

3.4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫主要預(yù)防措施

（1）選用堿活性小的骨料。（2）選用低堿水泥和低堿或無(wú)堿的外加劑。（3）添加合適的摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。

3.5 施工質(zhì)量引起的裂縫主要預(yù)防措施

由于施工質(zhì)量引起裂縫的原因很多，若想控制混凝土施工裂縫，就要嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)和技術(shù)關(guān)，從嚴(yán)監(jiān)管每道施工工序，客觀的分析施工條件和環(huán)境，綜合考慮多方面的因素，全方位的采取預(yù)防措施。

3.6 荷載過(guò)大引起的裂縫主要預(yù)防措施

在設(shè)計(jì)階段，建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡(jiǎn)單，控制建筑物的長(zhǎng)高比從而增強(qiáng)整體剛度和調(diào)整不均勻沉降能力，避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中，合理設(shè)置變形縫，重視對(duì)構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識(shí)；在施工階段，加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，適度延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，采取一定的保濕措施，做好溫度控制工作，合理安排施工工序，防止機(jī)具材料堆載集中。在使用階段，避免使用時(shí)產(chǎn)生的荷載超過(guò)設(shè)計(jì)限值。

4 混凝土裂縫的處理方法

根據(jù)裂縫的成因及裂縫的形態(tài)，當(dāng)前混凝土裂縫的修補(bǔ)措施有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見的修補(bǔ)方法，該法適用于縫較窄，對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表層裂縫和深進(jìn)裂縫，以及大面積細(xì)小裂縫防滲水的處理。用以恢復(fù)構(gòu)件表面美觀和提高耐久性時(shí)所采用，常用的是沿混凝土裂縫表面鋪設(shè)薄膜材料，一般可用環(huán)氧類樹脂或樹脂浸漬玻璃布。

灌漿法適用于當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，比如地下室、水池或裂縫寬度超過(guò)0.5mm的現(xiàn)澆板板面貫穿裂縫等。

嵌縫法是裂縫封堵中常用的一種方法，它通常沿裂縫鑿V型槽，在槽中嵌填柔性或剛性止水材料，達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏，丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥防水砂漿。

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取一定的加固措施對(duì)混凝土進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：增大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積加固法、置換混凝土加固法、粘貼碳纖維片材加固法、外粘型鋼加固法、外加預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼板加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土是一種脆性材料，自從問(wèn)世以來(lái)，裂縫就與之相隨，混凝土的抗裂問(wèn)題一直在困擾著工程界。本文僅歸納了部分關(guān)于混凝土裂縫的類型、成因、預(yù)防與處理方法。在工程實(shí)踐中混凝土裂縫是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，需要從材料、設(shè)計(jì)及施工等多方面采取綜合措施，才能取得滿意的效果。裂縫的形成原因是多種因素造成的，對(duì)癥下藥會(huì)起到事半功倍的效果。隨著對(duì)混凝土耐久性的不斷探究，相信混凝土裂縫的問(wèn)題會(huì)得到有效地控制。

［1］張彬.《混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制手冊(cè)》.天津大學(xué)出版社，2012.

［2］國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB 50204—2002）2011年版.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［3］國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

［4］朱昌芹.淺談混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類型、成因與處理方法.工程科學(xué)學(xué)報(bào).2008.

［5］建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)縮印本（第四版）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.