混凝土裂缝的成因与防治

浅析混凝土裂缝的成因及其防治

在工程建设中，我们常常会发现钢筋混凝土的裂缝问题，而在实际施工中必须对其进行有效控制，重要的是避免有害裂缝的产生。如今，钢筋混凝土结构构件的裂缝，已经成为了最常见的通病。本文从实际出发着重分析了其产生的根本原因，在分析其原因的同时，针对性地提出了相应的防治对策。

一、裂缝产生原因分析

混凝土建筑和构件往往是带裂缝工作的，而裂缝的存在和发展通常会使其里面的钢筋以及材料产生腐蚀。不能否认的是，如何降低钢筋混凝土以及材料的承载能力、耐久性和抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命是至关重要的，因为严重问题随时会威胁到人们的生命和财产安全。如今从多方面统计数据来看，很多工程的质量事故都是由于裂缝的不稳定发展所致。实践证明，现有条件下，在混疑土工程中出现裂缝问题是不可避免的，因此，裂缝问题在一定的范围内也是可以接受的，但是我们必须要采取有效的措施，将其危害程度控制在一定的范围之内。

混凝土裂缝产生的原因是多样的，总体来说，主要是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、以及结构不合理、原材料不合格（如碱骨料反应）、模板变形、基础不均匀沉降等。概括起来，一种是非荷载作用变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷、化学作用等原因引起的裂缝；另一种是荷载作用引起的裂缝；再

者是施工不当引起的裂缝，如配合比控制不严密及养护不当引起的裂缝等等。

（一）非荷载作用引起的裂缝

1、混凝土的收缩。由于混疑土特性，混凝土在硬化过程中，经过了水分蒸发、体积逐渐缩小，近而产生收缩，根据力学分析，结构构件由于受到支座的约束，不能自由伸展。当混凝土收缩所引起结构构件的约束应力超过一定程度时，必然引起结构构件的开裂。由此可见，应压力相对集中的地方通常是开裂的部位。

2、力学形变裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显，此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。 3、 温度应力导致裂缝。

混凝土在浇筑、凝固、硬化过程中，由于水泥的水化将产生并释放大量的水化热，造成混凝土构件内外部温差较大，膨胀不一致，混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，当这种拉应力超过了混凝土抗应力时便产生的裂缝。

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到各种各样的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到使用时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。水泥的特点是快硬、高强、水化热大，再加上多数工程的主体施工发生在夏季，混凝土浇捣后又未及时浇水养护，混凝土在较高温度下失水收缩，水化热释放量较大，而又未及时得到水分的补充，因而出现裂缝。

混凝土自身具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，也会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土的裂缝等。

(二)、荷载作用引起的裂缝

一般钢筋混凝土结构，在使用荷载的作用下，截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件产生裂缝。这种情况下结构是带裂缝工作，这是设计允许的。

由于基础不均匀沉降，使混凝土结构出现的裂缝，也属于荷载作用引起的裂缝，这种裂缝大多是由于地勘不准确或施工控制不到位造成的，也是不允许出现的。

在施工中，由于过早对结构构件施加荷载，混凝土的强度达不到足够的承载力，迫使混凝土产生裂缝，这是可以避免的。

另外，混凝土结构构件在使用过程中，超过了其设计的荷载，出现了裂缝。这种裂缝属于破坏性的，也是设计所不允许的。

(三)、施工操作不当引起的裂缝

模板的弹性变形及支座处负筋下沉均会产生裂缝，施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未到终凝时间就上荷载等，这些因素都可直接造成混凝土楼板的弹性变形，致使混凝土早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致混凝土裂缝。实际的

施工中不注意钢筋的保护，板的上层钢筋一般较细较软，各工种交叉作业，势必造成施工人员众多，行走十分频繁，无处落脚后难免被大量踩踏，钢筋弯曲变形、下沉，保护层过大，导致板面裂缝也是常有发生。

配比不适当产生的裂缝。在实际的施工中，常常发现，混凝土水灰比过大，或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。比如我们在高强砼的水灰比的取值上要严格控制在0.24～0.38之间，不能过大，而在普通砼的水灰比而言，最大也只能达到0.6，如果过高则会产生裂缝而带来严重的后果。在同一品种及相同强度等级水泥条件下，混凝土强度等级主要取决于水灰比，因为水泥水化时，所需的结合水，一般只占水泥重量四分之一左右。如今工程界比较普遍的现象是，为了获得必要的流动性，保证浇灌质量，常需要较大的水灰比。相反，在水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面。根据力学分析，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中，使楼板表面出现裂缝。

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格，也可能导致结构出现裂缝。

砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。

碱骨料反应，当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥（碱含量超过0.6%钠当量时），或受到含可溶性硫酸盐的水作用时，反应

生成物遇水可产生膨胀，但由于各种组成体积变化特性的差异所造成混凝土不均匀应力，会破坏其内部结构，并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结，形成爆裂状裂缝，这种情况在潮湿的地方较为多见。另外某些介质与水泥结合会形成一种可溶性较低的化合物，由于这种化合物的体积比生成这些化合物的水泥浆的体积大，而使混凝土产生裂缝。在密实的混凝土中，这类侵蚀破坏大多属于表面性的。拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀同样存在较大影响。采用含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能产生碱骨料反应，出现裂缝。

二、裂缝的控制

从施工总体情况来看混凝土结构产生的原因是多方面的。混凝土搅拌、运输时间过长；配合比不恰当，原材料选用不恰当；水灰比控制不严密；振捣不良；浇筑速度过快；塑性混凝土下沉；施工缝接茬处理不好；初期养护不当，早期受冻；乱踩配筋致使保护层减小；模型板刚度不足；模板支架下沉或失稳；过早拆模等等施工操作不当都是使混凝土产生裂缝的原因。针对以上原因，提出针对性的措施，就可以有效预防和控制混凝土的裂缝发生。

（一） 预防措施

针对裂缝产生的原因，可从以下几个方面来探讨其预防措施： 1、从施工过程及施工角度进行控制和预防

（1）、严格控制混凝土施工配合比根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水灰比和水泥用

量，要求监理严格监督控制。把好质量关，选择级配良好的石子，控制砂的粒径及含量，适当减少空隙率以减少混凝土收缩量，从而加强混凝土抗裂强度。

（2）、现浇板浇捣和养护实践证明，混凝土养护工作，是整个施工过程中非常重要环节，忽视对混凝土的养护，既会降低混凝土的强度，又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝。 更重要的是在高温下（特别是我吐鲁番地区高温季节时间长，温度高）施工，应经常浇水养护，一则可减少温度产生的裂缝，二则可降低由于混疑土的收缩而产生的约束应力，有效控制裂缝。

（3）、必须注意各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管予埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴。此外，有必要增加一定数量的钢筋工，在混疑土浇筑前及浇筑中及时进行整修。当浇筑时，应在裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域，应铺设临时活动跳板。值得一提的是尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。

（4）、混凝上施工程序在楼层混凝上浇筑完毕的一天之内，仅可限于做测量、定位、弹线等准备工作，决不允许吊卸大宗材料，避免冲击振动。24小时后可先分批安排吊运少量小型材料，做到轻卸、轻放、分散就位。第3天可开始从事楼层墙板和楼面的模板正常支模施工。对计划中吊卸放材料的部位(即面积超过40 m2)的模板其支撑架在搭设前，可预先考虑采用加密立杆和横杆增加模板支撑架刚度的措施。以增强刚度，减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载，并应

在该区域的新筑混凝土表面上铺设旧木板或跳板加以保护和扩散应力，从而防止楼板裂缝的发生。

（5）、严格控制板面负筋的保护层，现浇板负筋一般放臵在梁钢筋上面，与梁筋应绑扎在一起，另外，采用铁架子或混凝土垫块等措施来固定负筋的位臵，保证在施工过程中板面钢筋不再下沉。从而有效控制保护层，避免支座处因负筋下沉，保护层厚度变大而产生裂缝，一般而言，板的保护层厚度不应大于20mm。

（6）、钢筋混凝土结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下各点：模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。例题掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。 （7）、混凝土浇筑时的预防措施 ，混凝土浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保温材料等方法。

2、从减小混凝土自身应力的角度对温度裂缝的进行控制和预防 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土，其形

成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。由于以往建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28d，但目前对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑而言，大多数的施工期限很长，少则1～2年，多则4～5年，28d不可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每立方米混凝土的水泥用量减少40～70kg左右，则混凝土中水泥水化热温度相应降低4～7℃。另一方面，应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。对于出机温度和浇筑温度的控制，《混凝土质量控制标准》（GB50164—92）中明确规定：高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度，不宜超过35℃.为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度，可以采取下面的办法：①降低原料温度，每

1m3混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料；②在搅拌混凝土时加冰块冷却；③生产砼时避开当天高温时段；④对搅拌运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。 3、对混凝土的干缩裂缝进行有效控制和预防 干缩裂缝的防止措施主要包括以下几点：

（1）合理选择水泥品种。一般来说，水泥水化热越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。 （2）控制水泥用量。混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为250～500kg/m3.

（3）用水量及水灰比的把握。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。因此，必须严格控制用水量，减小水灰比，从而达到减少混凝土的干缩裂缝的目的。

（4）最佳砂率的确定。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增

大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的，也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。 （5）化学外加剂的选用。掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。 （6）正确选择养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。这一特点在我吐鲁番地区尤为明显，我地区的主体结构多在夏季施工，空气干燥，气候炎热。如果混凝土终凝之前进行早期保温保湿养护，对减少干燥收缩有一定作用。 （二）对已经出现的混凝土裂缝进行修复

实际施工中，往往是非强度原因而造成现浇混凝土裂缝，在工程中经常可采用以下几种处理措施：

1、化学灌浆法：其方法为采取环氧类的化学浆液或水泥浆液对裂缝进行灌注填充，既提高了结构的整体性，又能有效阻止钢筋的进一步锈蚀；我们常常在实际中，在楼板受拉区裂缝两侧粘贴碳纤维布或钢板，阻止楼板继续开裂，提高安全性能。

2、迭合层法：对原有混疑土楼面凿毛清理，铺设钢筋网，重新浇筑一层细石混凝土整浇层，从力学角度来提高楼板的刚度和整体抗变形性能。

3、整体处理法：通过增设构件、改变传力途径、地基处理、结构

补强等整体方法提高现浇楼板的抗裂性能；针对已出现的裂缝，视具体情况对其采取封堵或约束的方案。

实际上，采取了上述综合性防治措施后，并不能完全避免混凝土结构特别是混凝土现浇楼面裂缝发生。我们需要值得注意的是，当这些楼面裂缝发生后，应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作，然后再进行装修。根据多年的经验，楼地面上部的找平层较厚，可以通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强，并且上部常被木地板等装饰层所遮盖，问题相对较小。但板底粉刷层较薄，并且通常无吊顶遮盖，更易暴露裂缝，影响美观并引起投诉，所以板底更应妥善处理。

三、结语

多年来，混凝土结构特别是现浇混凝土楼面的裂缝现象常有发生，所以要求我们必须采取有效的预防措施，对已经产生裂缝的结构采取积极的修复对策。而在工程中，现浇混凝土结构特别是板面的裂缝现象也是不可避免，要求我们在现场施工中要尽量做到科学合理，采取有效的预防措施，是能够减少裂缝现象产生的；对于施工中已经产生的裂缝，在分析其发生原因后，进行科学的处理和加固补强措施，使现浇混凝土结构能够满足正常使用条件下的安全性和耐久性要求。相信，混凝土结构的裂缝问题不会再是建筑质量的最主要问题。

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