楊一洋

（四川大學(xué)水利水電學(xué)院 四川 成都 610065）

混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及防治措施

楊一洋

（四川大學(xué)水利水電學(xué)院 四川 成都 610065）

在工程中，鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防和控制是一個難題，混凝土裂縫的存在，極大地影響了結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性，但同時它又廣泛地存在于工程當(dāng)中。因此本文對工程中混凝土裂縫產(chǎn)生原因展開探究,并提出了防治混凝土裂縫的有效措施。

混凝土裂縫；原因；防治措施；應(yīng)力；收縮

隨著近年來建筑材料的不斷發(fā)展，更多高分子復(fù)合材料層出不窮，而混凝土、水泥、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土仍舊是現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)材料。其中，普通混凝土是目前用量最大的土木工程結(jié)構(gòu)材料。但是混凝土裂縫的存在又極大地影響了施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文在分析了工程中混凝土裂縫原因的基礎(chǔ)上，從混凝土配合比設(shè)計、施工技術(shù)、構(gòu)造方法等方面對混凝土裂縫的防治措施和方法進(jìn)行了探討。

一、混凝土裂縫開裂的原因

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因十分復(fù)雜，絕大多數(shù)是由于混凝土的早期收縮以及使用中的溫度應(yīng)力，后期干縮和支座沉降等造成的。具體分類如下：

1.1溫度變化引起的裂縫：

混凝土在澆筑凝結(jié)硬化過程中會產(chǎn)生大量的水化熱，導(dǎo)致混凝土溫度上升，如果熱量不能很快散失，混凝土塊內(nèi)外溫差過大，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓外部受拉，當(dāng)超過混凝土抗拉強度時將會開裂。應(yīng)力?？赡艹^外部荷載引起的應(yīng)力。很有可能形成貫穿性裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致滲漏、鋼筋銹蝕、整體性能下降。大體積混凝土開裂的主要原因之一就是溫度應(yīng)力。當(dāng)構(gòu)件在使用過程中若外表面經(jīng)過曝曬等原因?qū)е聝?nèi)外溫差大，也可能引起開裂。

1.2混凝土收縮裂縫：

混凝土在結(jié)硬時會體積縮小產(chǎn)生收縮裂縫，主要是由濕度變化引起。收縮裂縫占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫的主要部分。工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、硬化收縮、失水收縮、碳化收縮。其中失水收縮最為嚴(yán)重，大約占總體積收縮量的80%～90%。

(1)塑性收縮：發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4 h～5 h左右,此時水泥水化反應(yīng)激烈,分子鏈逐漸形成,出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。

(2)硬化收縮：即混凝土在水化硬結(jié)過程中,由于水泥顆粒不斷水化,毛細(xì)管及各孔隙游離水逐漸與水泥礦物質(zhì)水化,轉(zhuǎn)化為凝膠及結(jié)晶形成水泥石,體積略有收縮,亦稱自身收縮。硬化收縮值很小，但是不可恢復(fù)，其收縮量隨混凝土的硬化齡期延長而增加，一般40d后趨于穩(wěn)定。

(3)失水收縮：混凝土中存在極細(xì)的孔隙(毛細(xì)管),水從毛細(xì)管中溢出,造成干縮。已干燥的混凝土再次吸水變形時原有的干縮變形會大部分消失，但仍有30%～50%的變形不會消失。

(4)碳化收縮：即大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形,碳化收縮是緩慢的。

一般來說，水灰比越大，水泥強度越高，骨料越少，環(huán)境溫度越高，表面失水就越大，混凝土收縮值就越大，也越容易產(chǎn)生收縮裂縫。在配筋率很高的構(gòu)件中，即使邊界沒有約束，混凝土的收縮也會收到鋼筋的制約而產(chǎn)生拉應(yīng)力，有可能引起構(gòu)件產(chǎn)生局部裂縫。此外，新老混凝土的界面上很容易產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3混凝土原材料不良或者施工質(zhì)量過差所致：

如私自引進(jìn)質(zhì)量低下的水泥、沙石，或者骨料含泥過量、水泥中含堿量或高等。這種裂縫往往伴隨著混凝土強度低下、密實性差等缺陷。

違章施工的現(xiàn)象很普遍，也會使混凝土過早產(chǎn)生裂縫。如混凝土拆模的時間過早；攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)引起混凝土澆注時坍落度過低，出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫；混凝土澆筑后，如果養(yǎng)護(hù)工作不到位或者養(yǎng)護(hù)時間達(dá)不到要求（普通硅酸鹽水泥≥7d，其他品種的水泥≥14d）；在鋼筋綁扎過程中，在工作面上交叉作業(yè)，造成局部保護(hù)層過大，同樣會導(dǎo)致混凝土開裂。

1.4環(huán)境因素的長期作用引起的裂縫：

如鋼筋銹蝕產(chǎn)生順筋脹裂，混凝土因反復(fù)凍融、鹽結(jié)晶、堿骨料反應(yīng)等引起開裂，對于這些裂縫需要及時修理加固，嚴(yán)重的需要拆除。

1.5混凝土基礎(chǔ)的不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫：

基礎(chǔ)不均勻沉降會使超靜定結(jié)構(gòu)受迫變形而引起裂縫。

二、混凝土裂縫的防治措施

2.1優(yōu)化混凝土的設(shè)計配合比：

嚴(yán)格控制水膠比和水泥強度，工程中大量試驗表明：普通混凝土受力破壞一般先出現(xiàn)在骨料和水泥石的分界面上。所以，混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及其與骨料間的粘結(jié)力。在進(jìn)行施工之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)原材料品質(zhì)、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求確定配合比，并采集原材料進(jìn)行試拌。特別要注重水泥等級的選擇，等級太高，混凝土?xí)驗槠渥陨淼乃療釕?yīng)力產(chǎn)生裂縫；等級太低，水泥的強度和剛性又達(dá)不到施工的要求。

2.2適當(dāng)摻用其他外加劑：

為了實現(xiàn)混凝土的強度提升，適當(dāng)減少水泥的用量，同時使用高性能減水劑，保證其坍落度和和易性要求。摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯业葥胶狭细纳苹炷恋暮鸵仔裕岣咂漯ぞ坌院捅Ｋ浴?/p>

2.3防止和減少收縮裂縫：

合理地設(shè)置伸縮縫，改善水泥性能，降低水灰比，水泥用量不宜過多，配筋率不宜過高，在梁的支座下設(shè)置四氟乙烯墊層以減少摩擦約束，合理設(shè)置構(gòu)造鋼筋使收縮裂縫分布均勻，尤其要注意加強混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。

2.4合理配筋：

如設(shè)置斜筋，降低混凝土的拉應(yīng)力，選用與混凝土粘結(jié)較好的帶肋鋼筋等抑制由荷載作用而產(chǎn)生的裂縫。

2.5防止順筋裂縫的產(chǎn)生：

加強混凝土的密實度，避免空氣的進(jìn)入產(chǎn)生氧化，防止鋼筋生銹腐蝕，同時適當(dāng)加大混凝土的保護(hù)層厚度，抑制順筋裂縫的產(chǎn)生。但是混凝土的保護(hù)層的厚度也并非越厚越好。

2.6減小溫度應(yīng)力：

在施工方面，在塊體內(nèi)部埋置塊石來降低水化熱，預(yù)埋冷卻水管通水冷卻和合理分層分塊澆筑混凝土以降低內(nèi)部溫度，加強隔熱保溫養(yǎng)護(hù)以減小內(nèi)外溫差等措施減少混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力。例如在裸露的壓力管道上鋪設(shè)填土或塑料隔熱層。在材料方面，宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥，盡量減少水泥用量，同時使用高性能減水劑。從而防止和減少溫度變化引起的裂縫。

2.7保證地基的穩(wěn)定性：

設(shè)置沉降縫或采用合理的構(gòu)造措施來減少上部建筑物的變形量。從而抑制混凝土因受迫變形而產(chǎn)生的裂縫寬度。

2.8冰凍、堿骨料反應(yīng)引起的裂縫：

為了防止冰凍而產(chǎn)生的裂縫，可以在建筑物基礎(chǔ)梁下，充填一定厚度的松散材料（爐渣）可防止土體冰脹后，作用力直接作用在基礎(chǔ)梁上而引起的基礎(chǔ)梁開裂或者破壞。

為了控制堿骨料反應(yīng)，應(yīng)選擇低含堿量的水泥，混凝土結(jié)構(gòu)的水下部分不應(yīng)采用活性骨料，應(yīng)當(dāng)采用較低的水灰比。

2.9把好施工關(guān)，加大管理力度：

采用機械施工，應(yīng)做到攪拌透徹、振搗密實，澆筑均勻，連續(xù)施工，不留冷縫；施工完畢，應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，確保混凝土溫度和濕度的穩(wěn)定。

三、結(jié)語：

混凝土裂縫是工程施工和控制的難題，它對我們工程的安全造成極大的了隱患。實際上，生活中很多構(gòu)件都是帶裂縫工作的，它是材料的一種特性。但是要保證裂縫的寬度在允許的范圍內(nèi)。我們不僅要從混凝土施工技術(shù)上優(yōu)化改進(jìn)，也要在管理上把好各個關(guān)，不偷工減料，嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程進(jìn)行，同時提高施工人員的安全意識，結(jié)合工程實際，從不同因素上預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，這對工程的穩(wěn)定性和耐久性具有重要意義。

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TU755

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1007-6344（2017）05-0323-01

楊一洋，女，山西運城，四川大學(xué)水利水電工程