混凝土裂缝成因分析与控制探讨

翟晓霞

【摘要】本文分析论述了混凝土裂缝产生的原因、预防、抑制与控制的方法和措施，分别就不同种类的裂缝提出具体的成因分析、预防方法与抑制措施和目前常用的几种修补方法。

【关键词】混凝土裂缝； 控制措施； 堵漏方法； 施工

1 概述

混凝土是多种材料组成的一种混合体脆性材料，各种组成材料的膨胀性质不同，在受到温度、压力和外力的作用下，往往会出现裂缝。本文列举了常见的混凝土裂缝出现的原因和对出现裂缝后如何进行处理等进行论述，以期对实际工程中混凝土裂缝的治理有所帮助。

2 混凝土裂缝的种类

2.1 按裂缝产生原因分类

（1）变形引起的裂缝

包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、地基不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构在外荷载的作用下产生变形，当变形受到约束和限制时混凝土内部就产生抵抗内应力。内应力超过一定数值后将产生裂缝，材料通过裂缝来使得结构的变形得到进一步的满足，同时让内应力得到松弛、应变能得到释放。

（2）荷载引起的裂缝

常见的混凝土构件裂缝有梁的弯曲裂缝和剪切裂缝、板的弯曲裂缝和板顶裂缝、轴压柱的受力裂缝、偏压柱的受力裂缝、柱牛腿的受力裂缝、预应力板的张拉裂缝、悬挑阳台角板的受力裂缝、地震作用下框架结构的X 形裂缝等。据国内外调查资料表明，工程结构由变形（ 温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降） 而引起的裂缝约占80%，由荷载引起的裂缝约占20%。

（3）钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土炭化或氯化物介入使钢筋表面氧化膜破坏，钢筋锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2 ～ 4 倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生开裂，并有锈迹渗到混凝土表面。

（4）温度变化引起的裂缝

当外部环境或结构内部温度发生变化（常见与屋盖混凝土）， 混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内將产生应力， 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

引起温度变化的主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。

（5）收缩引起的裂缝

收缩受约束而不能自由收缩引起的裂缝。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间等。

2.2 按裂缝的形状分

裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、横向的、纵向的、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、囊核形、外宽内窄的、X 形的、八字形的等等。

2.3 按裂缝所处的状态分

裂缝状态可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可继续长久地使用。例如有些防水结构，在0.1MPa 水压下，出现0.1mm ～ 0.2mm 裂缝时，可能开始时有轻微渗漏，但经过一段时间后，裂缝处水化的水泥析出Ca（OH）2，逐渐弥合了裂缝，并与大气中CO2 作用形成CaCO3 结晶，封闭和自愈合裂缝，防止了渗漏的产生，这种裂缝是稳定的， 不会影响工程结构的使用和耐久性。

3 混凝土裂缝产生的原因

常见的引起混凝土裂缝的原因有：

（1）混凝土的收缩及水化热增加

大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加， 骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。

（2）采用高强度等级的混凝土

在满足结构设计规范的前提下，对混凝土等级的选用习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。 设计者有时为了迁就施工方便，采用高强混凝土，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，而细骨料及粗骨料的粒径往往偏小、砂率偏大等使水化热增加收缩增大。

（3）结构约束应力不断增大

为满足建筑外观的需要，结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长、超宽、超厚及超静定结构成为经常采用的结构形式， 并采用现浇施工，这种结构形式往往对混凝土有显著的约束作用， 对于各种变形作用必然引起较大约束应力。

（4）滥用外加剂

目前混凝土外加剂及掺合料种类繁多，但大多都只有强度指标，缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料，有些试验资料不严格。许多外加剂在满足工程特殊要求（如快硬早强等）的同时，大大地增加了收缩变形，有的甚至降低耐久性。

4 混凝土裂缝的控制措施

4.1 控制的基本原则与综合措施

钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定。

故裂缝控制的基本原则是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施的运用，将裂缝控制在无害范围内，具体如下：

（1）设计综合技术措施：合理选择结构形式，降低结构约束程度、对水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土、加强构造配筋，如屋面板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋、增加梁的腰筋等。

（2） 混凝土配制的综合技术措施：优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量、选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。

4.2 常用的控制大体积混凝土结构裂缝的几个有效措施

4.2.1 设计方面

设伸缩缝、后浇带和凹槽；结构设计内容调整；采取一些有效的构造措施；在对含钢量的控制上，如果对结构有利则可适当放宽一些指标限制。

4.2.2 施工方面

①混凝土的运送：尽量减少用地泵泵送混凝土，地泵的振动会影响其附近50 ～ 100m 范围内已经浇捣好的混凝土的质量，使其内部出现细微裂缝，一旦混凝土的干收缩发生时，这些裂缝就会发展为肉眼可以看见的裂缝。

②混凝土的振捣：第一次振捣需在混凝土2/3 初凝时间内完成， 酌情增加对混凝土的二次振捣，二次振捣可在一次振捣后至初凝前的1/3 初凝时间段内进行，不可振捣时间不足，也不可以超时振捣。浇捣大体积混凝土时要先平仓再振捣，切勿将两道工序合二为一。

5 混凝土裂缝修补措施

混凝土裂缝出现后，为了保证建筑物的安全、改善建筑物的美观和延长建筑物的使用年限，就要对裂缝采取有效措施进行修补。目前常用的混凝土裂缝的修补措施主要有：

（1）混凝土置换法：该方法是将严重损坏或失效的混凝土除掉，置换新的混凝土或其他材料。其具体工艺是：剔除混凝土、混凝土面层及钢筋处理、置换材料的配置、养护及粉刷。其中置换材料应根据使用条件和处理要求选择，主要考虑其环境适应性、耐久性、耐腐蚀性、弹性模量、强度、热膨胀系数和与基层的结合性能等。

（2）表面封闭法：这是一种在微细裂缝（ 宽度一般<0.2mm） 的表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法， 是一种极简单和最普通的裂缝修补方法。通过密封裂缝表面达到防止水分、二氧化碳以及其他有害介质侵入的目的。这种工法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，不适合有明显水压的裂缝。表面封闭所采用的密封材料因修补目的及使用环境不同而异，通常采用弹性密封胶、聚合物水泥等。

6 结束语

混凝土的裂缝是材料本身的固有特性，尽管目前已经发展了很多的改良技术，但裂缝的控制仍然是工程界的一大难题，探索出有效的裂缝控制措施和修复方法对混凝土工程将产生巨大的贡献。

参考文献：

[1]American Concrete Institute 1977，Guide to Durable Concrete，ACI201 2R-77.

[2] 王铁梦. 建筑物的裂缝控制[M]. 上海： 上海科学技术出版社，1993.

[3] 鞠丽艳. 混凝土裂缝抑制措施的研究进展.《混凝土》2002 年第5 期。