建筑工程混凝土裂缝的控制途径

贺小才

摘要：由于混凝土中出现裂缝是一种常见的现象，常因混凝土结构的裂缝造成工程质量问题。因此，对于建筑工程来说，设计是前提，材料是基础，施工环节是重要的保证。只要注重遵守规范，依据工程实际要求，加强对水灰配合比及选择水泥、骨料、外加剂、掺合料等的全面管理，严格按照施工工艺施工，商品混凝土质量问题必将得到解决。

关键词：混凝土；结构裂缝；途径

建筑工程的实践表明，混凝土结构所产生的裂缝是结构物承载能力、耐久性及防水性等降低的主要原因。因此，分析混凝土结构产生裂缝的原因并找到控制裂缝产生的方法对于保证建筑物使用的可靠度和长期的耐久性具有重要的意义。

1.混凝土裂缝的类别及成因

混凝土裂缝产生的原因是多方面的，下面分别讨论几种常见裂缝的成因：

1.1外荷载引起的裂缝

结构物在实际使用过程中承受各种外荷载的作用，在一定条件下会使结构物产生裂缝。

1.2温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质.当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束。则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：（1）水化热现象。致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。（2）日照。受太阳曝晒的混凝土结构面温度明显高于其它部位。（3）骤然降温。日照和骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。（4）蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。（5）混凝土支座预埋钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。

1.3收缩引起的裂缝

混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和干缩是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。

1.4地基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：（1）地质勘察精度不够、试验资料不准。没有充分掌握地质情况就设计、施工。这是造成地基不均匀沉降的主要原因。（2）分期建造的基础。在原有建筑物基础附近新建建筑物时，新建建筑物荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有基础造成较大沉降。（3）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。（4）建筑物建成以后，原有地基条件变化。大多数天然地基和人 地基浸水后.尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降.压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉.同时对基础的上浮力减小.负摩阻力增加，基础受荷加大，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。

1.5钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低。或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其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，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量.沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

1.6其它原因引起的裂缝

1.6.1冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土 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；同时混凝土凝胶孑L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m现。尤其是混凝土初凝时受冻最严蕈，成龄后混凝土强度损失可达3O一5O% 。

1.6.2施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

2.混凝土裂缝的预防途径

2.1优化设计

（1）合理确定混凝土的强度等级。水泥用量越大，含水率越高，坍落度越大，收缩越大。（2）适当地加强构造配筋，合理地选用钢筋直径和间距。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模量的7～l5倍，当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100～200 N/mm。因此，在混凝土中想要利用钢筋来阻止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多，间距小，宽度与深度较小了。故选用直径细而间距密的配筋方案，能较好的提高混凝土的抗裂性。（3）确定裂缝的控制宽度。确定各种混凝土的允许裂缝宽度后，根据其裂缝宽度要求进行设计，也是控制混凝土裂缝的有效措施之一。（4）降低结构约束，做好抗与放的良好结合，包括设置后浇带、施工缝及滑动层等。

2.2提高材料性能

在材料方面，水泥、骨料、外加剂、掺合料和配合比等因素的变化都会影响商品混凝土质量，因而有必要结合商品混凝土的特性给出相应的解决方案。①控制水灰比：商品混凝土的生产特点就是水灰比偏高，因此质量控制首先是降低水灰比，使水灰比不大于0.7，办法是采用减水剂或加入粉煤灰。为了避免离析和方便泵送混凝土，还可以考虑使用流态混凝土。②选择水泥：水泥是商品混凝土的重要组分，混凝土的强度主要决定于水泥的强度及其与骨料表面的粘结强度。混凝土收缩很大部分来源于水泥的收缩。因此，商品混凝土的水泥用量不宜超过550 kg/m ，且要根据不同的使用要求来选择不同的水泥。例如容易产生温差裂缝的大体积混凝土就不适合使用硅酸盐水泥；而保水性能好的水泥可使混凝土中的孔分布比较均匀。③外加剂、掺合料的影响：商品混凝土中经常掺加塑化剂、高效减水剂及矿物质掺料，用以保证商品混凝土的工艺要求。加入外加剂可以减小混凝土的用水量，同时提高混凝土的前期和后期强度。但是掺加过量会加大混凝土收缩率，使混凝土产生裂缝机会增大，特别是超细矿物质掺料。因此，对于经常使用的粉煤灰，要根据实际工程要求来确定品质和掺人方式，重要工程可以考虑使用I级粉煤灰，注意加强粉煤灰质量的抽查。

2.3科学组织施工方式

与现场搅拌的混凝土相比，商品混凝土坍落度大，用水量和水泥量多，砂率大，凝结时间长，如果在施工过程中不注意這些特点，很容易出现一些新的质量问题。如：（1）控制混凝土坍落度及水灰比。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25% 左右。（2）做好保温保湿养护的技术措施。① 拌合混凝土前用水将碎石冷却，以降低混凝土的入模温度；②热天浇筑混凝土时减小浇筑厚度，利用浇筑层面散热；③ 大体积混凝土施工时，可在混凝土中埋设水管，通人冷水降温；④ 规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度突变；⑤施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采用保温措施。（3）允分、合理的振捣。商品混凝土的高水灰比及加入粉煤灰等外加剂，使得商品混凝土易于振捣，容易形成薄弱层。因此施工中应避免过振，要掌握好振捣时间，要及时排除浇筑过程中的泌水；初凝前完成抹平工作，终凝前完成压光工作，此后进行覆盖和湿养护。（4）合理选择外加剂，做好混凝土的配合比。① 混凝土中加入适量膨胀剂，使其在硬化过程中体积膨胀，内部产生压力，以补偿各类收缩变形，抵消或抵消部分相应的拉应力，从而提高混凝土的抗裂性；② 用粉煤灰、矿渣等活性材料代替部分的水泥，对于提高混凝土的抗裂性能也有很大的好处。（5）养护：养护之目的是使水泥充分水化，加速商品混凝土硬化；防止商品混凝土因气候等自然条件而出现不正常的裂纹现象。有抗渗要求、使用缓凝剂、粉煤灰水泥的混凝土及补偿收缩混凝土，保养期不应少于14 d。同时只有强度达到1.2N/mm2 才能安装模板及支架。尤其商品混凝土水灰比高，收缩率较大，更需要养护。

总之，建筑物从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运行管理等各个方面。设计疏漏、施工低劣、监理不力等均可能使混凝土结构出现裂缝。因此在建筑物整个建设过程中应严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，保证结构安全耐用 。在运行管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现、及时处理问题。