混凝土裂缝的预防与处理

杨 松

中国新兴建设开发有限责任公司 北京 100039

一、混凝土裂缝形成机制以及对工程产生的影响分析

混凝土是建筑行业中一种常见、常用的非均质脆性材料，由砂石骨料、水泥、水及他类材料混合制得的。混凝土施工进程中，在多种因素的作用下，自身会出现不同程度的变形、约束等情况，硬化成型的混凝土内存有大量的微孔隙、气穴及微裂缝等，对以上内部构造形成的原因进行分析，多是因为混凝土生产中就存在质量缺陷，进而诱导其对外呈现出一些非均质属性。既往在很多工程时间中，微裂缝被看成是一种无危害性的裂缝，这提示裂缝对结构自身承载性能、防渗能力及他类一些实用性能形成的负面影响可以忽略不计。但若有荷载、温差等施加于混凝土，则会造成微裂缝范畴逐渐拓展、互通，最终出现宏观裂缝，即施工过程中可以观察到的缝隙。

混凝土结构受力形式为钢筋受拉、混凝土受压，混凝土构件裂缝本身对结构无影响，大多数情况下，混凝土建筑与构件均是带缝运作的。但因为缝隙长期滞留与发展，会促进水分、空气等被整合至构件内部的过程，对钢筋形成不同程度的腐蚀作用，在这种工况下，钢筋混凝土性能会有不同程度降低，轻则会降低建筑物的美观度、减缩使用年限，情节严重时会对人们生命财产安全性构成威胁，既往报道的很多工程事故中，混凝土裂缝失稳是主要原因之一。笔者总结数年间的工程施工实践经验，发现在混凝土施工期间，出现裂缝这一质量问题在所难免，但是可以将其控制在一定范畴中，最大限度的减轻裂缝对工程质量形成的不良影响。有规范内明确提及如下内容，即在一些工程构件在特殊的施工状况中，混凝土结构出现裂缝是被准许的。但在具体实践中，应尽量采用裂缝防控措施，以将结构裂缝发生率降到最低或宽度变窄，特别是要尽量规避有害裂缝，以从根本上保证建筑建设质量。

二、混凝土工程中常见裂缝及预防

根据本工程结构特点及施工时间，确定混凝土裂缝可能产生的部位及原因：有底板、梁等大体积混凝土施工温度变化、收缩变形引起的裂缝：主楼、裙楼不均匀沉陷等原因引起的裂缝；楼板加荷过早外载作用引起的裂缝和塑性收缩引起的裂缝；化学反应引起的裂缝等等。

2.1、预防大体积混凝土温度裂缝

大体积混凝土温度裂缝是常见的裂缝类型，其通常出现在表层或早晚气候温度差值相对较大区域的工程建设领域中。混凝土浇筑是建设中的必需一道工序，水泥出现水化反应过程中会有大量水化热产生。外加建筑施工期间采用的通常是大型混凝土结构，若在水化反应期间有较多水化热被留滞在内，那么在较长的时间内结构内部温度会处于较高水平，结构表层温度丧失较快速是一个不可否认的事实，这样构件内外部温差进一步拉大，依照热胀冷缩原理，在这样的工况下结构表面会产出一定拉应力（有试验研究发现，混凝土内外部温度差在25℃～26℃区间内取值时，其内部形成的拉应力约为10MPa）。如果存在抗拉强度低于拉应力的情况，就会促进构件面裂缝的形成过程，一般会在混凝土施工后3d内形成该种裂缝。若工程所在地气候温度波动较显著，或者遭遇寒潮等，混凝土结构表层温度就会骤然下降，结构出现不同程度的收缩或形变，在混凝土内部约束下，会产出较高拉应力，这是形成表面裂缝的主要原因之一，并且多呈现在混凝土覆盖相对较薄的区段中。

温度裂缝也是常见的裂缝类型，其走行多无规律可循，大范围的结构裂缝经常呈现为纵横错综；针对梁板类规格相对较大的结构，裂缝走向和短边呈180°为主；贯穿性温度裂缝走向通常和短边方向平行，也可能是趋于平行，裂缝顺沿长边呈分段式形成规律，中间较密集分布。裂缝宽度大小存在一定差异，温度对其宽度指标形成的影响较为显著，一般遵照“冬较夏窄”的规律。高温条件下结构出现不同程度，这是温度裂缝形成的主要原因之一，针对该类裂缝，肉眼观察发现其表现为“中间粗、两端细”的特征；历经冷缩过程而产出的裂缝形体体现出一定匀称性，但若裂缝长时间内不能被消除，则很可能腐蚀钢筋，此时结构整体性能势必会降低。

主要预防措施：

2.1.1 首先按照满足混凝土无裂缝要求计算确定材料用量，具体要求如下：

1、底板、梁选用低热矿渣水泥。

2、减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在320Kg-420kg/m3。

3、降低水灰比，水灰比控制在0.5以下。

4、改善骨料级配，灰砂比保持1：2～1：2.5，砂率控制在35%～42%。掺加粉煤灰、UEA微膨胀剂和高效减水剂等来减少水泥用量, 改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热。

2.1.2 施工时采用以下预控措施

1、加强混凝土搅拌过程的管理力度，结合工程实况对相应工艺流程作出适度调整，在保留“三冷技术”优越性的基础上，新增“再风冷”工艺，这是降低混凝土浇筑期间内部温度的有效方法之一。

2、在浇筑基础底板混凝土过程中，建议使用分层、分块方法进行，建议把每一层浇筑厚度控制在400mm以内，每块宽度控制在30m以内，每层混凝土之间接茬时间尽可能延长，以利于散热，减小约束。在浇筑工序结束后，施工人员应快速对结构实施养护措施，常用方法有覆盖塑料布、草帘、麻片等，并要做到定时洒水，适当将养护时间延长，以确保混凝土表层温度降低能缓慢、持续进行。加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。

a、混凝土内埋设电子测温导线，采用电子测温仪进行温度监测，混凝土浇筑完6h开始测量，时间间隔为72h内2h一次，以后6h一次直至混凝土温度下降到与外界大气温度相差小于25℃时结束。

b、当混凝土同条件试块强度达到1.2Mpa以后，将梁侧模拆除，并采用塑料布覆盖进行养护。

2.2 高强混凝土墙体温度变化、收缩变形引起的裂缝及预防。

高强混凝土墙体温度变化、收缩变形引起的裂缝多出现在混凝土终凝时，裂缝多出现在墙体上部1.5m左右阳角顺墙体水平钢筋外侧和墙体顶部顺墙体竖向钢筋外侧，裂缝为表面性的平行线状裂缝，宽度多在0.5～2mm之间，深度到钢筋表面，长度一般为50～200mm。裂缝的产生原因主要是由于墙体钢筋一般较密，混凝土要求有很好的流动性，一般塌落度控制在20cm左右，水泥用量在450Kg/m3左右。施工时为使混凝土浇筑到位，多采用赶浆法布料，如此就会使得墙体顶部、角部钢筋外侧粗骨料相应减少，且模板多用钢模板，使得混凝土表面散热较快造成内外温差大，同时造成表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。此裂缝通常会引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性。

主要预防措施：

2.2.1 科学选择硅酸盐水泥，一般为干缩指标偏低、初期强度较高的水泥，适当增加粉煤灰和硅粉减少水泥用量。

2.2.2 加强水灰配比的调控，尽量使其≤0.5，添加适量减水剂，其有益于提升混凝土的坍落度并优化其和易性，进而降低工程建设期间水泥及水的使用量，协助施工单位降低工程造价。

2.2.3 加强混凝土搅拌与施工时所对应配制比的控制，规定混凝土搅拌期间用水量低于配制比作出的设定值，塌落度应控制在20cm以内，严禁现场加水调整混凝土塌落度。

2.2.4 粗骨料采用级配良好的连续级配的碎石，粒径应控制在5～25mm间，细骨料采用中粗砂，严格控制骨料中含泥量、泥块含量和粗骨料针、片状骨料含量。

2.2.5 混凝土浇筑过程中，应在钢筋较稀少的地方选好下料口分段布料，减少混凝土流动范围，一般控制在3m以内。

2.2.6 下料过程中，应严格按照400mm一道分层下料，300mm以上墙体应在墙体内两侧贴钢筋振捣，移动间距不得大于500mm，插入深度应进入下层混凝土50mm，振捣时应快插慢拔，插入10S左右开始慢慢提棒，直至气泡全部排完并翻浆，严禁快插快拔或插入棒后超时间振捣。每层混凝土浇筑完后约30min左右再浇筑下一层混凝土。

2.2.7 墙体上部1.5m范围混凝土的振捣应加强注意，严格控制提棒速度和时间，并且在梁窝、墙角、混凝土顶部300mm范围内适当填加一部分混凝土中捞出的带浆石子。

2.2.8 低温季节应根据混凝土内外温差情况，相应采用适当的保温措施，减少温差，将温差控制在25℃以内。

2.2.9 混凝土浇筑完毕后，应及时浇水养护，保证顶部混凝土表面湿润。墙体在拆模时边拆边浇水养护，养护次数以保证混凝土表面湿润为准，养护时间不得少于7d。

2.3 主楼与裙楼间不均匀沉降裂缝及预防

沉陷裂缝的产生是由于结构高差较大，地基土质受压荷载不均匀而造成不均匀沉降所致。该类裂缝一般会被业内定义为深进型或贯穿型裂缝，沉陷深浅度对裂缝走向起到决定性作用，但大体上会顺沿和水平地面成角90°或30°～45°方向延展，针对沉陷度相对较大的裂缝，多数情况下其会合并错位现象，沉降量越大，裂缝对应的宽度值越大，环境温度对裂缝宽窄度形成的影响可以忽略不计。在地基形体相对稳定即不再改变时，沉陷裂缝宽度及长度基本也不会再改变。

主要预防措施：

2.3.1 土方开挖后立即组织验槽，并进行垫层施工，若暂时无法进行垫层施工时，应采用塑料布覆盖保水。

2.3.2 在基坑底部四周设置排水沟、集水井，防止雨水渗入地基内影响地基沉降。

2.3.3 在主楼与裙楼间留设1m宽沉降后浇带，后浇带间不得有混凝土连接，后浇带间板钢筋间距不宜小于150mm。从基础施工开始就进行沉降观测，直至结构施工完毕沉降稳定后再采用高一级的混凝土浇筑后浇带，浇筑时混凝土中应掺入7%左右的微膨胀剂。

2.4 楼板加荷过早外载作用引起的裂缝及预防。

由于工程结构工期要求紧，地上每层施工周期均在6天左右，往往混凝土刚刚浇筑完4～5h左右（冬季除外），就开始进行竖向结构施工，而此时混凝土强度也就是2～3MPa，此时，如进行上人放线、施工缝处理等均对结构无影响。但吊运材料时，由于材料落地的一瞬间给楼板一个集中冲击荷载，往往就此一下就会使楼板结构下部产生裂缝，而随着结构的继续施工，已有裂缝处由于应力集中裂缝将继续扩展，直至水平、垂直贯通。

主要预防措施

2.4.1 竖向结构开始施工时，将同条件养护试块进行压力试验，当混凝土强度达到2MPa以上时，方可允许上人施工和进行施工缝处理。

2.4.2 所需材料吊运时，利用楼板预留洞从下层搭设材料堆放架到操作层，严禁钢筋、木方、模板等材料直接坐落到楼板混凝土上，然后采用人工随用随倒到作业点，消除了集中冲击荷载也就防止了裂缝产生。

2.4.3 顶板模板架搭设时，依据轴线位置，按照方案要求拉线搭设，保证上下层支撑架一一对应，并在支撑架底垫400×100×50垫木，保证荷载对应传递，消除支撑架对楼板的集中荷载产生的拉应力，进一步防止裂缝产生。

2.5 楼板混凝土塑性收缩引起的裂缝及预防。

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。塑性收缩裂缝一般在夏季干热或春夏相交干燥大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，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，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

主要预防措施：

2.5.1 选用干缩值较小早期强度较高的普通硅酸盐水泥。

2.5.2 严格控制水灰比不得大于0.5，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。

2.5.3 严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量，严禁现场加水调整混凝土塌落度。

2.5.4 浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。

2.5.5 加强混凝土的早期养护，及时覆盖塑料薄膜保水，保持混凝土终凝前表面湿润，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间。

2.5.6 混凝土表面找平遍数不少于3遍，尤其在混凝土接近终凝前30min左右，增加一遍木抹子搓压收平，使轻微塑性收缩裂缝闭合。

2.5.7 在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

2.6 由化学反应诱发的裂缝与预防措施

针对由碱骨料反应、钢筋引起的裂缝是建筑项目施工期间的常见裂缝类型。混凝土经搅拌处理后会形成一定量的碱性离子，其可能会和部分骨料发生化学反应，并吸收周边环境中的一些水蒸气，促进自体体积胀大过程，以致结构酥松，最后形成裂缝。该种裂缝通常在混凝土结构投运期间形成，修复难度高，故而施工过程需实施一定预防措施，尽可能将其规避，措施有：

2.6.1 采购的的砂石骨料碱活性应处于较低水平。

2.6.2 使用的外加剂尽量做到无碱或少碱。

2.6.3 依照工况，选用适宜掺和料，以实现对碱骨料反应过程的有效抑制。

2.6.4 加强钢筋保护层厚度水平的维护。

2.6.5 确保混凝土级配处于相对较优良层面上。

2.6.6 浇注过程中，要尽量保证振捣密实度符合相关标准要求。

三、裂缝处理

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。

混凝土裂缝的修补措施主要有：

3.1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

3.2 灌浆、嵌逢封堵法

如果确定混凝土裂缝对结构完整性形成较明显的负面影响，则采用

灌浆法进行修补通常会取得较良好的效能，该种灌注法还可以被用于具有较高防渗要求的修补领域中，其实在压力设备的协助下把胶结材料挤压至混凝土裂缝内，胶结材料硬化以后会和与混凝土结合成一个共同体，进而实现对裂缝的有效封堵，提升结构的整体坚韧性。

嵌缝法也是当下建筑领域中封堵裂缝时常用方法之一，在具体实践中，本方法通常是顺沿裂缝凿槽的走向，把填塑性或刚性止水材料嵌入槽内，借此方式实现封堵结构裂缝的目标。

3.3 结构加固法

若在工程实践中，经检测发现裂缝造成对应结构的实用性能降低，此时建议施工单位采用

加固法处理混凝土结构裂缝。结构加固主要采用的方法类型如下：拓展混凝土结构的截面面积，将型钢外包在构件的边角部、预应力法及粘贴钢板加固等。

3.4混凝土置换法

建筑工程建设期间，针对混凝土结构破损程度记为严重的情况，施工单位通常会借助

混凝土置换法进行处理工序，该分的使用原理是先去除受损的混凝土，继而将新的混凝土或他类材料妥善安置在相应部位上，实现置换目标。

3.5电化学防护法

电化学防腐法在处理混凝土结构裂缝时，是基于所施加电场在介质内形成电化学作用的原理而进行的，其功能是整改相关草料所处环境状态，钝化钢筋，进而实现延迟钢筋腐蚀进程的目标。阴极防护法、碱性复原法等是当前建筑领域中常用的集中化学防护法。该种防护法的优势在于在应用过程中，气温、大风等客观因素基本不会对其应用效果形成影响，在钢筋、混凝土等长期性防腐领域中得到较广泛应用，并且在已、新建结构中均表现出良好效能。

四、结 论

裂缝是混凝土施工进程中一类常见的质量问题，裂缝会降低建筑的抗渗性能、降低其实用价值，也会促进钢筋锈蚀、混凝土碳化进程，降低工程项目的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，首先要根据施工情况和结构特点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，如出现裂缝应采用合理的方法进行处理，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。