混凝土裂缝的成因与控制

徐文泰

【摘 要】本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行了分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因，在混凝土结构设计、混凝土材料选择、配合比优化、以及施工现场的养护等方面提出了控制裂缝发展的措施。依据相关文献，并总结了混凝土裂缝的处理方法：表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等。

【关键词】混凝土；裂缝；成因；控制

一、裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题，解决裂缝控制问题应当采取综合方法。

（一）设计原因

1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。2.设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝（偏心、应力过大等）。3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝（如墙板、楼板）。4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。5.设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。6.菏载收缩，使用环境温度变化，管线配置不当，保护层厚度不足，抗温度收缩配筋不足。

（二）材料原因

1.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。

2.骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。

3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。

4.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。

5.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

（三）混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。2.配合比中水灰比（水胶比）过大。3.单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

二、混凝土裂缝的处理方法

（一）混凝土裂缝的处理方法

1.表面处理法

表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。

2.填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。

3.灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

4.结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时 间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。

5.混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。

6.电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。

7.仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

三、结论

（一）混凝土裂缝产生原因

混凝土裂缝产生的原因主要有：

设计方面存在断面突变、施加预应力不当、钢筋配置过少或过粗、未充分考虑混凝土构件的收缩变形、混凝土等级过高、菏载收缩的原因。

材料选择方面存在粗细集料含泥量过大、骨料粒径太细、混凝土外加剂和掺和料选择不当、水泥品种原因、水泥等级及混凝土强度等级的原因。

混凝土配合比设计方面存在水泥等级或品种选用不当、水灰比过大、水泥用量越大和用水量越高、砂率和水灰比选择不当、混凝土膨胀剂掺量选择不当。

施工及现场养护方面主要有混凝土振捣或插入不当、拌和不均匀、连续浇筑时间过长、现场养护措施不到位、现场模板拆除和预应力张拉不当等原因。

（二）混凝土裂缝的控制措施

混凝土裂缝的控制措施主要有：

设计方面从设计中的抗与放相结合，避免结构断面突变带来应力集中、采用补偿收缩混凝土技术、重视构造钢筋等控制措施。

材料选择从选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级和级配优良的砂、石原材料，积极采用掺合料和混凝土外加剂等控制措施。

混凝土配合比设计从干缩率、坍落度、用水量、水泥用量、水胶比、砂率的配制，采用引氣剂或引气减水剂等控制措施。

施工方面从模板的安装及拆除，混凝土的制备、运输、浇筑和养护等进行控制。

管理方面应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度。并且在环境方面应注意施工的季节，环境的温湿度，严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系。

（三）混凝土裂缝的处理方法

通过本文的研究，混凝土裂缝处理的方法主要有：表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法。

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，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，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，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献：

[1]曲德仁.混凝土质量控制[M].北京：中国工业出版社，2003.

[2]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[M].北京：清华大学出版社，2002.5.