建筑工程混凝土裂缝病害控制技术

摘 要：混凝土裂缝的出现影响建筑物的使用功能、耐久性和承载能力。目前建筑工程混凝土早期裂缝大多是由于初凝前后干燥失水引起收缩应变和水化热产生的热应变，通常混凝土应力2/3来自温度变化，1/3来自干缩和湿胀。为此要有针对性的进行分析处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，以保证建筑物和构件的安全。

关键词：建筑工程 混凝土 裂缝

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0046-02

大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（<0.05 mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。

1 温度裂缝

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。温度裂缝通常宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄，高温膨胀引起的一般中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。主要原因为：表面温度裂缝，多由于温差较大引起的。混凝土结构构件，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大.较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（当混凝土本身温差达到25～26 ℃时，混凝土内便会产生大致在10 MPa左右的拉应力），从而产生较大的降温收缩，而此时混凝土早期抗拉强度较低，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。由于这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，故通常在混凝土表面较浅的范围内产生；深进的和贯穿的温度裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的，当大体积混凝土基础，墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇筑时温度很高，加上水泥水化热的温升很大，使混凝土的温度很高，当混凝土降温收缩，全部或部分地受到地基，混凝土垫层或其他外部结构的约束，将会在混凝土内部出现很大的拉应力，产生降温收缩裂缝，这类裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。主要预防措施：合理选取原材料和配合比，采用级配良好的石子，砂石含泥量控制在较低范围内；配合比设计优化，减少水泥用量，降低水灰比；分层浇筑振捣密实或掺加抗裂防渗剂，以提高混凝土抗拉强度，加强混凝土的养护和保温，预留温度收缩缝，混凝土浇筑后裸露的表面及时喷水养护，夏季应适当延长养护时间，以提高抗裂能为，冬期应适当延长保温和脱模时间，使缓慢降温，以防温度骤变温差过大引起裂缝，同时避开炎热天气浇筑大体积混凝土；水泥应降低早期水化速率及水化热，具体为降低C3A碱含量控制水泥细度及颗粒级配，合理掺加混合材，降低出厂水泥温度，控制水泥稳定性，以减少水泥用量，降低水化热；温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化，抗冻融，抗疲劳等方面有影响，故应采取措施治理。对表面裂缝，可采用涂两遍环氧胶或贴环氧玻璃布，以及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理，对有整体性防水，防渗要求的结构，应根据裂缝可灌程度，采用灌水泥浆或化学浆液方法进行裂缝修补，或者灌浆与表面封闭同时采用。

2 干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右，主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2 mm之间，其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁、板类构件，多沿短向分布，整体性结构多发生在结构变截面处。平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。主要原因为：混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生；混凝土水灰比过大，早期养护尤其是冬季养护不符合规范；混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层；混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，平卧长型构件水分蒸发，产生的体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。主要预防措施：混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大，有条件的掺加合适的减水剂；严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂；混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后，终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量，并在混凝土结构中设置合适的收缩缝；加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间；长期露天堆放的预制构件，可覆盖草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，持湿润，冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间。

3 塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中在结构件表面出现，形状很不规则多呈中间宽，两端细且长短不一，互不连贯状态，一般长20～30 cm，较长的裂缝可达2～3 m、宽1～5 mm，类似干燥的泥浆面。大多在干热或大风天气，混凝土本身与外界气温相差悬殊，本身温度长时间过高，而气候很干燥的情况下出现。其主要原因是：混凝土浇筑后，受高温或较大风力的影响，表面没有及时覆盖，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；水泥用量过多，或使用过量的粉砂；混凝土水灰比过大，模板、垫层过于干燥，吸收水分太大等；拌和水中杂质如盐份，腐蚀酸可加强早期开裂趋势。主要预防措施为：配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的砂，减小空隙率和砂率，同时要捣固密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度；配制混凝土前，将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分，混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护，防止强风吹袭和烈日曝晒；在气温高、温度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润，大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。在炎热季节，要加强表面的抹压和养护工作；混凝土养护可采用养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法，当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护；使用符合要求的拌和水，尽可能使用洁净的河砂；出现裂缝后，如混凝土仍保持塑性，可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除，再加强覆盖养护；如混凝土硬化，可向裂缝内装入干水泥粉，或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理；对于预制构件，也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理，以防钢筋锈蚀。

4 化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。碱骨料反应裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难弥补，而钢筋锈蚀引起的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。主要原因是：混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂，产生碱骨料反应裂缝；由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，钢筋锈蚀引起裂缝。主要的预防措施：把好原料关，选用碱活性小的砂石骨料，低碱水泥和低碱或无碱的外加剂及合适的掺和料抑制碱骨料反应，规范进行混凝土施工浇注、振捣，在钢筋表面进行防护，控制水泥及其他原料，拌和水中的氯离子等有害成分含量，防止钢筋锈蚀。

5 沉降裂缝

此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30～45 °角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小，地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。主要原因是：结构地基土质不匀、松软，回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝；浇筑在斜坡上的混凝土，由于重力作用有向下流动产生裂纹。主要预防措施：对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固；保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀；防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡，模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序，在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

6 冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂，可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。

7 结语

建筑工程混凝土裂缝病害直接影响混凝土的性能和使用寿命，解决好混凝土裂缝病害是保证混凝土施工质量的关键。本文从温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝、化学反应引起的裂缝、沉降裂缝和冻胀引起的裂缝等方面详细探讨了建筑工程混凝土裂缝产生的原因，并提出有针对性的预防措施，为解决建筑工程混凝土裂缝问题积累了可供借鉴的技术资料。

参考文献

[1]钱晓倩，詹树林，周富荣，等.早期养护时间对混凝土早期收缩的影响[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2007（4）.

[2]屈伟.大体积混凝土施工裂缝控制措施[J].建筑科学，2007（5）.