浅析混凝土裂缝形成原因及控制措施

【摘要】随着我国基础设施建设的不断升级，混凝土结构的长期性能越来越受到工程界的重视，混凝土开裂会严重影响混凝土结构的长期性能，本文对混凝土常见裂缝进行了归纳，并对其形成原因进行了分析，进而对裂缝控制原理及措施进行了剖析。

【关键字】混凝土；裂缝；原因；控制；措施

1.工程施工中常见的混凝土裂缝及成因

1.1.收缩裂缝

收缩裂缝包括凝缩裂缝和冷缩裂缝。凝缩裂缝是混凝土在结硬过程中因体积收缩而引起的裂缝。通常在混凝土浇筑2-3个月后出现，且与构件内的配筋情况有关，当钢筋的间距较大时，钢筋周围的混凝土的收缩因较多地受钢筋约束，收缩较小，而远离钢筋的混凝土的收缩自由，收缩较大，从而产生裂缝。冷缩裂缝是构件因受气温降低而收缩，且在构件两端收到强有力约束而引起的裂缝。一般只有气温低于0℃时才会出现。

干缩裂缝，发生在混凝土结硬前的最初几小时内。裂缝呈无规则龟裂状，纵横交错。裂缝的宽度较小，大多为0.05-0.15mm。干缩裂缝是因混凝土浇捣时，多余水分的蒸发超过泌水速度时，就会产生这种裂缝。与干缩裂缝不同的是，干缩裂缝与混凝土内的配筋情况以及构件两端的约束条件无关。干缩裂缝通常出现在大体积混凝土的表面和板类构件以及较薄的梁中。

1.3沉缩裂缝

沉缩裂缝是混凝土结硬前没有沉实或沉实能力不足而产生的裂缝。新浇混凝土由于重力作用，较重的固体颗粒下沉，迫使较轻的水分上移，即所谓“泌水”。由于固体颗粒收到钢筋的支撑，钢筋两侧的混凝土下沉变形相对于其他变形就较小，形成了钢筋长度方向的纵向裂缝。裂缝深度一般至钢筋顶面。

1.4温度裂缝

温度裂缝有表面温度裂缝和贯穿温度裂缝。表面温度裂缝是因水泥水化热而产生的，多发生在大体积混凝土中。大多数贯穿温度裂缝是由于结构降温较大，其收缩受到外界的约束而引起的。

1.5张拉裂缝

张拉裂缝是在预应力张拉过程中，由于反拱过大，端部的局部承载力不足等原因引起的裂缝。

1.6施工裂缝

施工裂缝是在施工过程中产生的裂缝。例如当浇捣混凝土的模板较干时，模板吸收混凝土中的水分引起膨胀，使初凝的混凝土拉裂。又如，在构件吊装、运输、堆放过程中引起的施工裂缝。此外，混凝土拌制时用水量过大，或养护不当，也会引起裂缝。

1.7膨胀裂缝

沿筋裂缝，钢筋锈蚀导致沿筋裂缝的出现。

碱骨料反应裂缝，当混凝土中同时具备活性骨料（如蛋白石、鳞石英、方石英等）、含碱量过高的水泥、足量水分三个条件时，水泥中的碱性成分会和这些骨料引起化学反应，生成硅酸钠。硅酸钠遇水膨胀，致使混凝土中产生拉应力而引起裂缝，这种反应在混凝土长期使用过程中发生，严重时可导致重大工程事故。

2.裂缝控制的基本原理及措施探析

2.1基本原理

混凝土结构的裂缝控制原则是杜绝有害裂缝，同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是：降低混凝土外部约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度，以确保混凝土抗裂的安全性要求。

2.2混凝土裂缝控制措施

影响混凝土收缩开裂的因素众多而且复杂，有很多因素在不同方面起着相反的作用，在实际工程中，应该综合考虑各种影响因素，总的来说可以从设计、材料和施工三个方面来控制裂缝的产生：

2.2.1设计方面

目前的设计过分依赖于规范和设计程序，规范规定的是保证结构安全性的最低限值，而不是优化的设计值，在实际的工程中，要保证设计和施工的协调与配合，不仅要按照规范解决结构安全性的问题，同时也要解决适用性的问题。例如，在设计的时候可以优化钢筋的配置，尽可能的分散混凝土结构中可能产生的收缩应力；此外，还可以通过采取合理有效的构造措施控制容易产生应力集中的部位的裂缝的产生。

2.2.2材料方面

充分重视原材料的选用，精心设计混凝土的配合比，减少混凝土的收缩开裂。

2.2.2.1水泥是混凝土中主要的胶凝材料，也是混凝土中强度的主要提供者。在混凝土结构工程中尤其是大体积混凝土工程中，宜采用低水化热的水泥，不宜采用早强水泥，因为早强水泥不仅会使混凝土水灰比减少还会大大增加混凝土早期的弹性模量，从而增加收缩值。此外为降低水泥水化热以及改善混凝土拌合物的和易性，还应适当加入粉煤灰等矿物掺合物，矿物掺合料在取代部分水泥作为胶凝材料进而降低水泥水化热的同时，还起着微集料效应，改善混凝土拌合物工作性能，增加混凝土密实性。

2.2.2.2粗、细骨料：粗、细骨料是混凝土的重要组成，它在混凝土中主要起到骨架的作用，并且对胶凝材料的收缩具有一定的抵抗作用。集料的级配越好，所组成的混凝土骨架越稳定，抵抗变形能力越好。同时，集料的级配越好，能降低混凝土中单方水和水泥的用量，降低混凝土的收缩。研究表明，级配良好的碎石与卵石，对减少混凝土的收缩比较有利。

2.2.2.3用水量：一般情况下，水灰比越小，用水量越少，混凝土的干燥收缩越小，在水灰比一定的情况下，适当降低用水量，胶凝材料用量，控制适当的浆集比，可以有效控制收缩裂缝的产生。

2.2.2.4减水剂：缓凝型高效减水剂的不仅可以降低混凝土的水灰比，也可以降低混凝土的早期升温，混凝土掺入适量高减水率高效减水剂可降低胶凝材料用量，降低水化热，减小混凝土干缩。

2.2.2.5膨胀剂、抗裂型防水剂：膨胀剂主要通过水化产生具有膨胀作用的物质，在限制条件下，膨胀能转变为预压应力，改善了混凝土内部应力状态，可以降低混凝土收缩引起的裂缝；抗裂型防水剂内含抗裂纤维，可适当约束混凝土收缩，降低混凝土开裂风险。

2.2.3施工方面

在施工过程中，必须严格按照相关的国家或是行业规范以及技术标准进行，加强现场管理监督和质量控制，确保混凝土结构或构件符合设计要求。

2.2.3.1严格按照设计配合比进行称重，确定合理的搅拌和运输时间，避免因时间过长而使水分过多蒸发，降低混凝土的塌落度。

2.2.3.2在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免混凝土失水，振捣时，振捣棒必须垂直插入捣实，不得漏振和过振。

2.2.3.3模板应具有一定的刚度，变形小，杜绝过早拆模，否则会在表面引起很大的拉应力，导致混凝土开裂。

2.2.3.4做好表面养护措施，新浇注的混凝土初凝后，必须及时润湿养护，此外为了提高钢筋混凝土结构的耐久性，避免因钢筋锈蚀而使混凝土开裂，对混凝土抗裂性能有较高要求的特殊工程，也可采用在其表面涂覆有机涂层的措施。

结 语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且还会引起钢筋的锈蚀，降低材料的耐久性，影响建筑物的安全性。虽然混凝土裂缝的成因与控制措施交织着诸多矛盾，但目前学术界对于具体的预防和改善措施的意见还是比较统一的，同时在实践中的应用效果也证明是可行的。然而在对混凝土裂缝的成因上我们仍需具体问题具体分析，以更合理的控制措施来预防处理裂缝的出现和发展，从而保证混凝土结构和构件的安全与稳定。