混凝土裂缝产生的原因及影响因素

一、防治混凝土裂缝的重要性

混凝土裂缝是工程建设中的质量通病，混凝土的裂缝不仅会影响工程质量的整体外观形象，而且会降低抗渗和抗冻能力，并会导致钢筋锈蚀，影响结构物的耐久性，对某些结构，由于裂缝会引起漏水，将影响结构物的正常使用功能，裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。因此，研究裂缝产生的原因及其影响因素，能更好地防治裂缝，提高工程质量。

二、混凝土裂缝产生的原因及影响因素

经国内外无数施工现场实践和试验证明在混凝土搅拌过程中，骨料（石子）的表面吸附一层水膜；成型时，混凝土种多余的水分上升，在粗骨料的底面停留并形成水囊；加上凝结时水泥石的收缩，使得骨料和水泥石的结和面上形成了局部的结和面微细裂缝。这种裂缝在混凝土种是不可避免的，但当裂缝宽度较小时对使用功能并无多大害处。但由于荷载作用、温差作用、不均匀沉降或施工操作不规范等原因，裂缝进一步扩展，并逐渐串通，形成较大裂缝，这对构件影响很大。裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。混凝土产生裂缝的原因极为复杂，主要有荷载作用引起的裂缝和非荷载因素引起的裂缝两大类。（一）荷载作用引起的裂缝

荷载作用引起的裂缝主要包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载引起的裂缝。一般钢筋混凝土结构，在使用荷载的作用下，截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，因而作用于截面上的弯矩、剪力、轴向拉力以及扭矩等这些正常荷载效应都可能引起钢筋混凝土构件产生裂缝。比如施工过程重点的制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等引起的裂缝均属于荷载作用引起的混凝土裂缝。

(二) 非荷载因素引起的裂缝

钢筋混凝土结构除了由外在荷载作用引起裂缝外，很多非荷载因素，例如温度变化、混凝土自身的收缩、基础不均匀沉降、塑性坍塌、冰冻、钢筋锈蚀以及碱骨料化学反应等都有可能引起裂缝。现主要介绍由温度变化、收缩变形、碱-骨料化学变化引起的裂缝。

1．温度变化引起的裂缝

混凝土在搅拌、运输、浇筑、凝固、硬化过程中，由于水泥的水化将产生并释放大量的水化热，造成混凝土构件内外部温差较大，从而导致混凝土膨胀不一致，混凝土表面产

生拉应力，而内部产生压应力，当这种拉应力超过了混凝土抗应力时便产生的裂缝。这种裂缝多为贯穿性的,且较深,严重降低结构的整体刚度，一般在施工结束几个月后出现。

二是若施工中过早拆模板或冬季施工，构件表面温度不均匀，就会产生温度收缩，这种收缩会受内部混凝土的约束，在混凝土表面就产生很大的拉应力。当这种拉应力发展到一定成度，超过混凝土拉应力时，混凝土表面就形成了裂缝。此外,在混凝土养护期间,若突然受到寒流的侵袭,也会在混凝土表面引起裂缝,但较浅,危害性也较小。

三是由于施工中人为因素引起的温度变化如新旧混凝土接合面（如施工缝、后浇带等）、分层分块不合理、养护不及时或养护不到位等均会引起混凝土构件深入贯穿裂缝，这种裂缝危害性极大。

2.收缩变形引起的裂缝

混凝土在空气中凝结硬化时体积要缩小，产生一定的收缩变形，这种变形不同成度地受到边界的约束作用。对于这些受到约束而不能自由伸缩的构件，混凝土的干缩就可能导致裂缝的产生。另外在配筋较高的构件种，即使边界没有约束，由于钢筋对周围混凝土的约束作用增强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，有可能引起构件产生局部裂缝

3.碱骨料化学反应引起的裂缝

碱骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的，因碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现。发生碱骨料反应需要具有三个条件:首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高；第二是骨料中有相当数量的活性成分；第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥，或受到含可溶性硫酸盐的水作用时，反应生成物遇水可产生膨胀，但由于各种组成体积变化特性的差异所造成混凝土不均匀应力，会破坏其内部结构，并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结，形成裂缝。另外某些介质与水泥结合会形成一种可溶性较低的化合物，由于这种化合物的体积比生成这些化合物的水泥浆的体积大，而使混凝土产生裂缝。

三、预防混凝土裂缝的对策和措施

（一）提高全员质量意识，充分认识裂缝危害

近年来随着工程建设事业的快速发展，混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展，这就要求建设工作者的技术管理人员不断加强自身的学习和提高，充分认识裂缝产生的危害，加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解，监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底，对工程中的重要部位、关键工序、施工措施，与施工班组研究讨论，共同努力实现控制质量目标，有效地避免有害裂缝的产生。

(二)加强设计质量监控，做好施工方案设计

设计质量是决定工程质量的重要因素，设计过程的质量控制是质量预控的重要环节。监理单位要充分发挥协调作用，汇同建设、施工单位技术人员共熟悉图纸，充分了解建设、设计意图，做好技术交底。混凝土配合比是影响裂缝的重要内部因素，施工前应做好混凝土配合比设计和试配检验，在满足混凝土设计标号的前提下，尽量减少单位用水量、拌制混凝土时掺入一定量的磨细粉煤灰，降低水泥用量以减少水化热量。另外还要对装料顺序、搅拌时间、浇筑点坍落度、入模温度、留茬部位进行规划，对模板进行设计，充分做好施工前的准备工作。

(三)加强对进场材料的控制

建筑材料的质量直接关系到混凝土的质量，对进场的建筑材料一定要把好关。混凝土在浇筑至硬化期间，水泥会放出大量水化热，水化热越大，产生裂缝的可能性就越大，因此应尽量采取措施降低水化热。一是尽量选用水化热较小的水泥品种，必要时可以加入缓凝剂，减缓浇筑速度以利散热，或加入适当的减水剂，改善和易性，减少水泥用量，降低水化热。二是选用良好级配的骨料，严格控制粗细骨料的含泥量，细骨料宜用干净的中砂或中粗砂，最好用中粗砂，粗骨料宜用粒径较大、连续级配好的石子，严禁混入煅烧过的白云石或石灰石。

(四)施工过程的质量控制

1．混凝土浇筑

（1）混凝土入模，不得集中倾倒冲击模板或钢筋骨架，当浇筑高度大于2M时，应采用串筒，溜管下料，出料管口至浇筑层的倾落自由高度不得大于1.5M。

（2）混凝土必须在5小时内浇筑完毕（从发车时起），为防止混凝土浇筑出现冷缝（冷缝：指上下两层混凝土的浇筑时间间隔超过初凝时间而形成的施工质量缝），两次混凝土浇筑时间不超过1.5小时，交接处用振捣棒不间断的搅动。

（3）浇筑过程中，振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆，无气泡，不下沉为止。振捣器插点呈梅花形均匀排列，采用行列式的次序移动，移动位置的距离应不大于40CM。保证不漏振，不过振。

（4）浇筑梁板混凝土时，先浇筑梁混凝土，从梁柱节点部位开始，保证梁柱节点部位的振捣密实，在用赶浆法循环向前和板一起浇筑，但不得出现冷缝。

3．混凝土的振捣

每层浇筑厚度按下列规定：用插入振捣棒捣时，为振动器作用部分的1.25倍；表面振动器为200mm；人工振捣时，基础或配筋稀疏的结构250 mm；配筋密肋结构为150 mm，每次浇筑向前推进长度宜为1.0～1.5m。

插入式振捣棒应与混凝土表面垂直或成40°～45°倾向振捣，插点应均匀排列，可以行列式或交错式顺序移动，但不能混用；每次移动距离不大于振捣棒作用半径的1.5倍，且操作时应快插慢拔，并插入下层尚未初凝的混凝土中50～100mm，以促进上下结合形成整体。振捣棒在每一点振动延续时间约在20～30秒，以混凝土表面呈水平并出现浮浆和不再有气泡、不再沉落为度，禁止振动棒触及钢筋、模板、预埋件等。

4．对模板的要求

混凝土模板安装不但要求轴线、平面布置、断面尺寸及标高等满足设计，而且要平整稳定，浇筑前要设专人不断检查模板是否变形、松动、跑模、跑浆，以便发现问题及时解决。

另外，在混凝土浇筑过程中，旧混凝土表面一定要清除干净，再用清水冲洗干净；填仓的砂浆一定要均匀，严格控制水灰比，混凝土浇筑速度不宜过快，同时振捣一定要振透、振匀，振捣时间以振捣至混凝土表面呈水平、不再显著下降、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。混凝土上部分的模板表面用塑料层覆盖，可以有效地防止裂缝的出现。在昼夜温差大时，对混凝土要采取保温措施，及时对混凝土体进行浇水养护。混凝土在运输中应保持均匀性，做到不分层、不离析、不漏浆，要有良好的坍落度等。

5．混凝土的养护

混凝土浇捣后，之所以能逐渐凝结硬化，主要是因为水泥水化作用的结果，而水化作用则需要适当的温度和湿度条件，因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，必须对混凝土进行养护。混凝土的养护目的，一是创造各种条件使水泥充分水化，加速混凝土硬化：二是防止混凝土成型后暴晒、风吹、寒冷等条件而出现的不正常收缩、裂缝等破损现象。

混凝土分为自然养护和加热仰浮两种：现浇混凝土在正常条件下通常采用自然养护。自然养护基本要求：在浇筑完成后，12h以内应进行养护；混凝土的强度未达到以前，严禁任何人在上面行走、安装模板支架，更不得作冲击性或上面任何劈打的操作。