淺談混凝土裂縫的原因、預防與處理
關鍵詞：混凝土裂縫原因分析處理
一、混凝土裂縫的分類
混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病。病情絕大多數發(fā)生于施工階段，其原因復雜多變，一般可分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。
微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，這種砼本身固有的微觀裂縫，荷載不超過設計規(guī)定的條件下，一般視為無害。
宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認為寬度小于0.2~0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個前提，即裂縫不再擴展，為最終寬度。
二、混凝土裂縫的成因
裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產生的，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因著手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。
(一)砼的收縮
收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發(fā)展，則有可能引起結構物的開裂、變形甚至破壞。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構件，預應力構件極少產生收縮裂縫。砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。如不加以防止，可能會造成嚴重后果。
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配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。有關試驗資料顯示：用水量不變時，（中國論文聯盟www.lwlm.com整理）水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。合肥市近兩年發(fā)現不少商品混凝土澆搗的樓板出現裂縫，總結的原因有如下方面：
1．粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。
2．骨料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。
3．混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。
4．水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。
5．水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大�；炷猎O計強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。
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1．現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
2．高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
3．對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。
4．大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
5．現場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
6．現場模板拆除不當，引起拆模裂縫或拆模過早。
7．現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。
這些因素都會造成砼較大的收縮，產生龜裂裂縫或疏松裂縫，致使砼微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。
(四)使用原因(外界因素)
1．構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫。
2．使用荷載超負。
3．野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。
4．周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕，引起裂縫。
5．意外事件，火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。
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混凝土中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等。
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力�；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
2溫度應力的分析
根據溫度應力的形成過程可分為以下三個階段：
�。�1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。
�。�2）中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉時期。溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。
根據溫度應力引起的原因可分為兩類：
�。�1）自生應力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結構，如果內部溫度是非線性分布的，由于結構本身互相約束而出現的溫度應力。
�。�2）約束應力：結構的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。
要想根據已知的溫度準確分析出溫度應力的分布、大小是一項比較復雜的工作。在大多數情況下，需要依靠模型試驗或數值計算�；炷恋男熳兪箿囟葢τ邢喈敶蟮乃神Y，計算溫度應力時，必須考慮徐變的影響，具體計算這里就不再細述。
3、溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
控制溫度的措施如下：
�。�1）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；
�。�2）拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
�。�3）熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
�。�4）在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；
�。�5）規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
（6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；
改善約束條件的措施是：
�。�1）合理地分縫分塊；
�。�2）避免基礎過大起伏；
�。�3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；
在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。
加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低。混凝土和鋼筋混凝土結構的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對結構的強度和耐久性仍有一定的影響。
為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實踐中總結出其主要作用為：
�。�1）混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產生毛細管張力，使混凝土干縮變形。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。
�。�2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25％。
（3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。
�。�4）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。
（5）提高水泥漿與骨料的粘結力，提高的混凝土抗裂性能。
�。�6）混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
（7）摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。
�。�8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
�。�9）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮.
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經濟。
4、混凝土的早期養(yǎng)護
從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求：
1）防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
2）防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。
適宜的溫濕度條件是相互關聯的�；炷系谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч�
5結束語
以上對混凝土的施工溫度與裂縫之間的關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
