混凝土裂缝成因及其控制

混凝土裂缝成因及其控制

王锦良1蔡金一2朱鹏飞3黄宗才4迟浩5

云南省公路科学技术研究院昆明650051

摘要：混凝土是目前建筑工程中使用最多的一种建筑材料，他本身具有早期可塑，后期具有一定强度的特点。普通混凝土由集料、胶凝材料、水、外加剂等材料组成，混凝土的出现及发展得益于水泥的问世及发展。水泥产品由于水化产生的收缩是必然的、材料的湿胀干缩也是不可避免的、混凝土在长期荷载作用下，变形的持续也是客观存在的，混凝土中集料的变形微乎其微，但砂浆的收缩在混凝土中最为严重；导致混凝土自身不均匀变形，由于其刚度较大，变形超过一定界限使其开裂。工程实体结构中混凝土单向受压的情况很少，多数情况下都是几种荷载形式复合作用，混凝土自身抗拉强度低，因此混凝土开裂的本质是混凝土受拉破坏。本文论述了可能引起混凝土产生裂缝的几大主要原因以及控制措施。

关键词：混凝土；裂缝；成因；控制

1混凝土裂缝

1.1混凝土裂缝分类

按照人的视觉角度混凝土裂缝可以分为：宏观裂缝（裂缝宽度≥0.5mm）、微观裂缝（裂缝宽度＜0.5mm）；微观裂缝易被忽略，但是裂缝一旦衍生后会持续扩展，经过稳态扩展、不稳态扩展、快速扩展最终导致混凝土破坏。使得混凝土结构作用完全丧失或大幅度衰减，影响结构安全。

按照裂缝对结构作用发挥的影响程度可以分为无害裂缝和有害裂缝；无害裂缝一般对结构其作用正常发挥影响不大，有害裂缝对结构正常作用的发挥有影响且影响比较大，应该采取一定的预防措施。

1.2常见混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝形成机制：新拌混凝土离析、浇筑间隔过大、干燥收缩、温度应力、强度不足、预应力施工不合理。

新拌混凝土离析它首先影响构件混凝土的表面质量，必不可免的出现蜂窝麻面；其次也可能引起混凝土产生裂缝，模板的密封不到位会使离析出来的水泥浆体在振捣作用下快速流失，混凝土强度发展过程中水分逐渐丧失、混凝土中留存的砂浆发生较大程度地收缩，由于水泥浆大量流失，砂浆与粗集料之间的粘结力大幅度削弱，因此混凝土容易产生裂缝，且其扩展形式为脆性不可控制扩展，因此新拌混凝土的质量也是混凝土裂缝控制的一个重要手段。

混凝土浇筑成型过程中，由于各种不可控因素造成下层混凝土初凝后才浇筑上层混凝土，拆模后形成施工冷缝，它仍然是混凝土裂缝，且下层混凝土初凝后受到上层浇筑时的振捣作用，一定程度上对其结构造成破坏，影响结构的正常发挥。

混凝土干燥收缩是混凝土裂缝引起的常见原因，混凝土中水泥水化所需要的水占用水量的22%～26%，因此大部分水仍留在混凝土内部，这些水部分留存在空隙内，大多数要逸出混凝土内部，养护不足很容易使混凝土产生裂缝。混凝土干燥收缩裂缝具有一定的特点：不规则、缝深、缝宽不大。

混凝土由于内部温度应力引起的开裂主要是薄壁状混凝土结构、大体积混凝土、温差较大地区的混凝土结构。温度应力主要是由于混凝土内部区域温度不均匀产生高温区向低温区的应力分布，当温度应力超过混凝土的抗拉极限应力使得混凝土开裂。温度裂缝也具有一定的特点：裂缝数目清晰可见，一般为贯穿裂缝，缝深、缝宽、缝长较大。

混凝土由于强度不足引起的裂缝，是工程中的质量问题，因此对于强度不足引起的混凝土裂缝将是灾难性的，实际工程中很可能引起工程事故，造成人员伤亡和经济损失。

2混凝土裂缝的控制

2.1原材料

2.1.1骨料

混凝土裂缝衍生的关键指标是骨料的含泥量和泥块含量，尤其是膨胀性黏土含量的危害最为致命。含泥量和泥块含量容易引起混凝土衍生裂缝的原因：一方面是混凝土单位用水量变大造成混凝土收缩，后期徐变增大；另一方面是泥及泥块吸水率大、保水性差，干缩湿胀容易引起混凝土变形。因此必须严格控制集料的含泥量和泥块含量，含泥量和泥块含量较大的集料避免使用，含膨胀性黏土较大的集料不得使用。

2.1.2水泥

根据混凝土性能的要求，选用不合适的水泥也可能引起混凝土衍生裂缝。一般而言C30及其以下的混凝土选用强度等级为32.5MPa的水泥即可，C30以上C60以下的混凝土推荐使用强度等级为42.5MPa的水泥；水泥强度等级越高，其比表面积越大，表面张力和分之间聚力越大、水化速度和用水量也越大，造成水泥硬化后收缩越大；水泥早期强度越高，收缩越严重，都会加大混凝土产生裂缝的几率。根据混凝土特殊的要求，选用合适的种类也是避免混凝土产生裂缝的重要控制措施，如大体积混凝土工程宜使用低水化热的水泥，避免温度应力引起的裂缝。

2.13摻合料

摻合料广泛在混凝土中使用，因此其品质也可能引起混凝土衍生裂缝，如粉煤灰的品质等级若为Ⅲ级，其自身需水量大、颗粒粗糙、活性组分不利于改善混凝土的性能，最终引起混凝土衍生裂缝。因此根据混凝土性能要求，宜选择品质等级中上的摻合料配制，有利于避免混凝土裂缝的衍生。

2.14混凝土膨胀剂

膨胀剂使用的目的是为了减少混凝土产生裂缝，在一定湿度条件下，水泥水化产物和膨胀剂组分发生化学作用，产生湿度膨胀抵抗收缩变形，防止裂缝的产生。但是若掺量过大会适得其反，产生有害裂缝；且在无约束的混凝土工程中使用会削弱混凝土的强度，不能有效避免混凝土裂缝的产生。因此膨胀剂的使用必须严格控制掺量、使用的工程部位必须带有约束。

2.2混凝土配合比

混凝土配合比设计是保证混凝土品质的关键因素之一，其中五大参数的合理性是混凝土的关键参数。配合比中水胶比不合理会影响混凝土的工作性、强度、耐久性和早期的收缩变形；砂率过大或过小也会影响混凝土的变形，一般而言，砂率过大，早期收缩和后期徐变增大，用水量直接关系到混凝土的早期收缩和后期徐变以及混凝土的密实性；摻合料的掺量、外加剂掺量也会影响混凝土的变形，主要是影响混凝土的工作性能和耐久性能，进而影响混凝土的变形。

2.3混凝土运输和浇筑

混凝土运输和浇筑过程也可能引起混凝土衍生裂缝，混凝土运输要考虑运距、运输路径路况，以保证混凝土入摸前的质量，避免施工冷缝的产生，运输过程中不得加水，以避免水胶比变大和混凝土不均匀搅拌，会造成混凝土品质失稳。浇筑过程中的漏振、过振都会增大混凝土的不均匀性，加大混凝土的不一致变形，使得混凝土裂缝衍生的几率增大。同时内部容易产生空洞，让后期的混凝土变形增大，裂缝更容易衍生。因此混凝土运输要保证混凝土入摸前的品质；浇筑时应根据构件的特点、混凝土拌合物的品质，合理选用适当机具进行浇筑成型。

2.4混凝土的养护

混凝土收缩主要是在早期，早期水泥水化会产生一定收缩、早期水分散失引起的收缩，因此早期混凝土裂缝的衍生主要是由于养护措施和保温保湿措施未做好；同时预应力工程早期强度达不到要求，而施工现场5～7d就进行预应力张拉，因此造成构件强度不足便进行预应力施工，会大大增加混凝土衍生裂缝的几率。因此必须做好混凝土工程的额早期养护，夏季加强保湿养护；冬季加强保温保湿养护，养护时间最低不少于5d～7d。

2.5混凝土工程预应力施工

混凝土预应力施工是提高混凝土抵抗拉应力的有效措施，但是构件强度未达要求进行超前张拉、预应力施加不足、预应力超张拉都会给构件带来不利影响，容易引起混凝土衍生裂缝。因此必须加强混凝土预应力工程的控制，保证构件强度达90%以上，按设计要求进行预应力施工。

3本文结论

混凝土裂缝产生的原因主要有新拌混凝土离析、浇筑间隔过大、干燥收缩、温度应力、强度不足、预应力施工不合理等方面。

混凝土裂缝的控制主要是从裂缝衍生的原因出发，各环节最大程度减少混凝土裂缝的衍生。严格控制原材料的质量、合理的混凝土配合比、混凝土的运输、合适的机具进行浇筑成型、混凝土养护工作的及时性和保证充足的养护时间、混凝土预应力精细化施工和符合设计要求等都是控制混凝土裂缝衍生的措施，节节控制是保证混凝土整体质量、提高混凝土工程使用寿命、减少混凝土裂缝衍生的最佳选择。

参考文献：

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