混凝土裂缝的成因及控制

云南财税管理学院毕业论文题目：混凝土裂缝的成因及控制年级：专业：姓名：谷键混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。

混凝土是一种非均质脆性材料，由骨料、水泥石以及其中的气体和水组成。

在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在混凝土内出现微裂缝。

这种微细裂缝的分布不规则且不连贯，在荷载或应力作用下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。

开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及结构不合理等。

混凝土所产生的温度收缩、干燥收缩、不均匀沉降、结构应力集中等都可能会导致混凝土开裂。

在实际工程中，往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。

宽度小于或等于0.05mm的裂缝通常对使用无大的危害，叫做无害裂缝，而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力，而且直接影响结构耐久性，缩短使用寿命。

施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝，或减少裂缝的数量和宽度，特别是避免出现有害裂缝。

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。

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、混凝土裂缝的类型及成因 (1)(一) 设计原因 (1)(二) 材料原因 (2)(三) 混凝土配合比设计原因 (2)(四) 施工及现场养护原因 (2)(五) 使用原因(外界因素) (3)(六) 混凝土因自身特性产生裂缝 (4)(七) 化学反应引起的裂缝 (7)(八) 混凝土结构受力裂缝 (8)二、混凝土裂缝的预防措施 (8)(一) 设计方面 (9)(二) 材料选择 (10)(三) 混凝土配合比设计 (10)(四) 施工方面 (11)(五) 管理方面 (14)(六) 环境方面 (15)三、混凝土裂缝的处理方法 (15)(一) 表面处理法 (15)(二) 填充法 (15)(三) 灌浆法 (15)(四) 结构补强法 (16)(五) 混凝土置换法 (16)(六) 电化学防护法 (16)(七) 仿生自愈合法 (16)混凝土裂缝的成因及控制一、混凝土裂缝的类型及成因造成混凝土裂缝的原因是多方面的，一般而言，可分为混凝土自身原因和外部原因两大类。

在此，我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。

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。

由六项主要因素组成的控制链见图1.1。

工程结构裂缝控制链图1.1 工程结构裂缝控制链(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。

(四)施工及现场养护原因1.施工不当造成的裂缝混凝土施工过程中由于施工不当、模板支撑下沉，或过早除梁板底模和支撑等形成的裂缝；施工控制不严，由于施工荷载过大而导致出现裂缝。

2.在施工中，不规范的浇捣过程对裂缝产生也有直接影响振捣时间过短，或振捣不到位，混凝土都无法达到密实状态；而如果振捣时间过长，石子下沉上面砂浆偏多，该处水泥较多，干缩变形也就较大，收缩不均匀也容易产生裂缝。

3.模板、垫层过于干燥模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够，过于干燥，则模板吸水过大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。

4.抹干压光造成的裂缝过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。

5.养护不当造成的裂缝过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，如干燥过快，则通常在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝。

开始养护的时间应该考虑气温、湿度、风速等等因素，一般情况下，在混凝土初凝时，需开始养护。

养护措施要合理，应该采用麻袋覆盖浇水养护，以保证混凝土表面能够充分的湿润，养护时间应在7 天以上。

养护不好则对混凝土整体质量影响特别显著，将直接影响到混凝土的抗裂能力。

特别是在冬季和夏季施工期间，更要注意混凝土内外温差和湿度的控制。

6.后浇带施工不慎而造成的裂缝为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力，规范要求采用施工后浇带法，有些施工后浇带不完全按设计要求施工，例如施工未留企口缝：板的后浇带不支模板，造成斜坡槎；疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。

7.砼的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载等。

这些因素都叮直接造成混凝上的弹性变形，致使砼早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致产生内伤或断裂。

施工中不注意钢筋的保护，将会造成支座的负弯矩，导致板面出现裂缝。

此外，大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。

这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。

养护是使砼正常硬化的重要手段。

养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。

在标准养护条件下，砼硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。

但是必须注意到，现场砼养护越接近标准条件，砼开裂可能性就越小。

(五)使用原因(外界因素)1.构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。

2.野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。

3.周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。

4.意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

5.使用中短期或长期超载。

6.结构构件各区域温度、湿度差异过大。

(六)混凝土因自身特性产生裂缝1、收缩裂缝收缩裂缝顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。

从理论上讲，当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时，不会产生裂缝，而实际工程中，混凝土总是受到各种约束的，如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。

由于混凝土收缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。

一般来讲，混凝土受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。

由于混凝土体积收缩是因为水份蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。

因为混凝土中的水份蒸发通常情况下主要在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右时间内完成的，尤其在硬化过程中水份蒸发速率相对较大；因而，相应地收缩裂缝出现的时间一般在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右的时间内，通常情况下，混凝土拆模时收缩裂缝就已基本形成，有时只是因为裂缝太细、太窄不易被发觉，之后随着混凝土水份的进一步蒸发，其收缩裂缝逐渐变粗，或者由于产生渗漏等情况，才被发觉。

一般情况下，几个月以后，混凝土体内多余水份蒸发已基本完成，混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止，处于相对稳定状况。

当然，之后还将随着环境湿度和温度的变化而略有变化，当环境湿度变大时，混凝土将吸取空气中的水份，而收缩裂缝变窄些，反之当环境湿度变小时，混凝土收缩裂缝将变宽些。

另外，还随着环境温度变化，混凝土也将产生热胀冷缩现象，因而收缩裂缝也会随着环境温度的升高而变窄些，反之，随着环境温度的降低而变宽些。

这种变化可分为：早期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化。

见表1表1 混凝土体积变化分类低时，就会产生开裂。

可以说，混凝土自身收缩是其固有的物理特性，而由此类原因产生的收缩裂缝，占常见裂缝的绝大多数。

(1)干燥收缩由于水泥混凝土的脱水干燥，其长度或体积会有所减少，称干燥收缩。

混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石的干缩引起的;水泥石的收缩比混凝土大，约为普通混凝土的1d的龄期为基准，相对湿度70 %左右的环境下，最终的收缩变形为左右。

影响其干缩变形的主要原因可分为内外两方面原因: 内因涉及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品种和单方用量) 以及构件大小(厚度) ;外因则涉及环境相对湿度、干燥时间等。

(2)水化收缩水泥和水反应后生成物体积，会比反应前水泥和水的体积减小;水化反应的同时，绝对体积也会减少，即产生水化收缩。

(3)混凝土自身收缩所谓自身收缩，是指在外部无水分供应时，水泥浆的骨架形成后，伴随着水泥水化反应的逐步完成，水泥浆中的水被消耗，会形成弯液面而发生负压，出现的收缩现象。

(4)干湿引发的体积变化硬化后混凝土结构虽然是稳定的，但在水中或者高湿度的地方，会由于吸水而产生膨胀，称之为润湿膨胀。

影响其膨胀率的主要原因有:混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度) 、混凝土浸水前的干燥状态以及水中存放期限等。

2、温度裂缝温差裂缝主要是由于温度差或由于温度的变化通过混凝土热胀冷缩效应而引起混凝土开裂的。

但这其中可分为二类。

一类为由于混凝土内部存在一个温度差，从而内部产生温度应力而导致混凝土开裂的。

这一般发生在厚度≥lm的大体积混凝土中，出现时间一般在混凝土硬化过程中和硬化早期，其温度变化来源于水泥水化反应过程中所释放的水化热，在混凝土表面由于热量散发较混凝土内部快，因而在混凝土表面和内部形成一个温度梯度，产生温差，从而产生温度应力，当温度应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，此类裂缝宽度一般情况下不会超过0．3mm，但若施工过程中控制不当，温差过大，有时局部也会超过0．3mm。