混凝土結構裂縫的成因及防治措施
發布時間：2012-07-25 共1頁
摘要：文章采用理論與工作實踐相結合的形式，主要從外荷載、溫度、混凝土內部結構、外界環境影響等方面對混凝土的裂縫進行分類，并就混凝土原材料、組成設計、養護條件、施工工藝等方面進行探討，分析混凝土結構裂縫的影響因素及產生原因，從而提出混凝土裂縫的合理防治措施及治理方法，確保整個工程質量的安全、穩定。
關鍵詞：混凝土；裂縫；成因；防治措施
近年來，我國基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導致結構垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”，經常困擾著工程技術人員。其實，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。
1、混凝土裂縫種類及成因分析
實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，比如：溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應）等。混凝土結構裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：
1.1外荷載引起裂縫
①設計計算階段，計算模型不合理；結構受力假設與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤；結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性；設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足；構造處理不當；設計圖紙交代不清等。
②施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制構件受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
1.2溫度裂縫混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或原有混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。
1.3收縮裂縫收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。產生收縮裂縫的原因，一般認為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產生的裂縫。多為規則的條狀，很少交叉。常發生在結構變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構件，砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。
1.4塑性裂縫塑性裂縫是混凝土硬化以前形成的裂縫，塑性裂縫根據成因的原理分為塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫。塑性沉降裂縫是混凝土硬化前因骨料等比重大的顆粒下沉，豎向體積縮小而產生的塑性變形裂縫，塑性收縮裂縫是指澆筑后還處于塑性狀態的混凝土當表面受風吹日曬的影響發生劇烈的溫度變化時，由于其內部的溫度變化很小，內外形成了很大的溫差，使結構產生較大的拉應力而產生裂縫。
2、裂縫產生的影響因素采集者退散
2.1組成材料的影響
2.1.1水泥的影響水泥的安定性、強度和含堿量的高低等會導致混凝土的裂縫產生。
①安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標，造成混凝土抗拉強度的下降。
②水泥的強度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強度達不到設計值，從而導致混凝土開裂。
③當水泥含堿量較高（如超過0.6%），同時使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開裂。
2.1.2砂、石骨料的影響
①砂石的粒徑、級配、雜質含量。
②砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強度和抗凍性、抗滲性。
2.1.3外加劑、摻和料的影響首先，混凝土外加劑、摻和料選擇不當或摻量不當，會嚴重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發生銹蝕反應。
2.2混凝土配合比設計的影響配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。有關試驗資料顯示：用水量不變時，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。
2.3施工方面的影響
2.3.1施工條件的影響施工現場，骨料一般露天堆放，夏季高溫時，運達工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時還要經長距離運輸才能到達澆筑點，這樣澆筑的混凝土構件常因內外溫差過大而在凝結硬化早期出現溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導致裂縫的產生。或運輸時漏漿改變了漿骨比、運距較遠而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。
2.3.2施工質量的影響
①混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。
②混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，
③混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，既塑性收縮裂縫。
④溫度控制設計不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時，對水化熱計算不準，新澆混凝土氣溫驟降又無保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，從而產生溫度裂縫。
⑤混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。
2.4養護條件的影響養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現場砼養護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。
3、混凝土裂縫的防治措施
③混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施（埋設散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風中澆灌混凝土。
⑤對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。
⑥夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。
綜上所述，對于混凝土裂縫的控制是一個綜合性的問題，需要經過設計、監理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當今我們對混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學的不斷發展和建筑技術水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問題將會逐漸得以圓滿地解決。
關鍵詞：混凝土；裂縫；成因；防治措施
近年來，我國基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導致結構垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”，經常困擾著工程技術人員。其實，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。
1、混凝土裂縫種類及成因分析
實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因，比如：溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應）等。混凝土結構裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：
1.1外荷載引起裂縫
①設計計算階段，計算模型不合理；結構受力假設與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤；結構安全系數不夠。結構設計時不考慮施工的可能性；設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足；構造處理不當；設計圖紙交代不清等。
②施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制構件受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
1.2溫度裂縫混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或原有混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。
1.3收縮裂縫收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。產生收縮裂縫的原因，一般認為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產生的裂縫。多為規則的條狀，很少交叉。常發生在結構變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構件，砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。
1.4塑性裂縫塑性裂縫是混凝土硬化以前形成的裂縫，塑性裂縫根據成因的原理分為塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫。塑性沉降裂縫是混凝土硬化前因骨料等比重大的顆粒下沉，豎向體積縮小而產生的塑性變形裂縫，塑性收縮裂縫是指澆筑后還處于塑性狀態的混凝土當表面受風吹日曬的影響發生劇烈的溫度變化時，由于其內部的溫度變化很小，內外形成了很大的溫差，使結構產生較大的拉應力而產生裂縫。
2、裂縫產生的影響因素采集者退散
2.1組成材料的影響
2.1.1水泥的影響水泥的安定性、強度和含堿量的高低等會導致混凝土的裂縫產生。
①安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標，造成混凝土抗拉強度的下降。
②水泥的強度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強度達不到設計值，從而導致混凝土開裂。
③當水泥含堿量較高（如超過0.6%），同時使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開裂。
2.1.2砂、石骨料的影響
①砂石的粒徑、級配、雜質含量。
②砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強度和抗凍性、抗滲性。
2.1.3外加劑、摻和料的影響首先，混凝土外加劑、摻和料選擇不當或摻量不當，會嚴重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發生銹蝕反應。
2.2混凝土配合比設計的影響配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。有關試驗資料顯示：用水量不變時，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。
2.3施工方面的影響
2.3.1施工條件的影響施工現場，骨料一般露天堆放，夏季高溫時，運達工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時還要經長距離運輸才能到達澆筑點，這樣澆筑的混凝土構件常因內外溫差過大而在凝結硬化早期出現溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導致裂縫的產生。或運輸時漏漿改變了漿骨比、運距較遠而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。
2.3.2施工質量的影響
①混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。
②混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，
③混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，既塑性收縮裂縫。
④溫度控制設計不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時，對水化熱計算不準，新澆混凝土氣溫驟降又無保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，從而產生溫度裂縫。
⑤混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。
2.4養護條件的影響養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現場砼養護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。
3、混凝土裂縫的防治措施
③混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施（埋設散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風中澆灌混凝土。
⑤對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。
⑥夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。
綜上所述，對于混凝土裂縫的控制是一個綜合性的問題，需要經過設計、監理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當今我們對混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學的不斷發展和建筑技術水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問題將會逐漸得以圓滿地解決。
