混凝土工程裂缝治理探究

刘丙乾 高超

河南佰利联新材料有限公司

摘要

在工程建设中，混凝土是不可替代的材料，然而混凝土裂缝威胁着混凝土结构安全，降低了混凝土的抗渗性、耐久性。如何对混凝土裂缝进行有效的防治成为了当今建筑工程行业研究的一重要课题。

本文对混凝土裂缝类型进行分类，探究了混凝土裂缝在各种因素下产生的机理，阐述了混凝土微观裂缝的形成与宏观裂缝的产生。本文从设计、施工、养护等各个讨论了混凝土裂缝的防治，并给出了相应可行的解决措施。

关键词：混凝土； 裂缝； 防治； 温度

1混凝土裂缝成因

混凝土的组成有粗骨料、细骨料、掺合料、水泥浆体、微气泡等组成，实验角度证实，混凝土在凝固过程中发生裂缝是也是无法避免的。混凝土裂缝主要分为微观裂缝和宏观裂缝，宏观裂缝即宽度不小于0.05mm的裂缝，宏观裂缝由微观裂缝扩展而形成。从混凝土使用安全方面本文主要探讨宏观裂缝产生机理。

混凝土为脆性材料，抗压强度远大于抗拉强度，在混凝土硬化过程中，混凝土中80%的水分蒸发，20%水分参与水化反应，随着水分蒸发及水泥石形成，混凝土结构中产生内部拉应力，当混凝土承受两大荷载过大后，混凝土内部拉应变超过极限应变，原弥散状裂缝会在荷载作用下延伸扩展，继而裂缝贯通，随之裂缝发展为宏观裂缝。

宏观裂缝从材料、环境、施工等各方面，并参考各资料分析，本文综合将裂缝产生原因归为以下三类：

1.1材料使用因素

1、水泥水化热。混凝土水泥在水化过程中会产生大量的热，热量聚集会使混凝土内部温度升高，当内部温度与外部表面温度温差过大，混凝土截面温度梯度变化过大，则产生温度应力，温度应力大于混凝土内部拉应力平衡状态，则混凝土内部微观裂缝扩展延伸并贯通产生宏观裂缝。水泥用量越大，混凝土厚度越大，则内外温度应力越大，裂缝产生越严重^[1]。

2、骨料含泥量。骨料中含泥量过大，骨料中泥和混凝土水泥石膨胀比、收缩比差异过大，将会易使混凝土内部产生裂缝，影响混凝土耐久性；含泥量会降低水泥石和骨料的界面强度，另外含泥量影响水泥石对骨料的握裹力，而降低了混凝土强度。

1.2环境因素影响

影响混凝土裂缝其中比较关键的一个因素是环境因素，包括混凝土所处环境的温度、湿度、所处环境的腐蚀性、表面加热等

1、环境温度。混凝土内部温度由因混凝土水泥水化热产生热量、混凝土散热快慢而定，当混凝土外界温度骤降，导致混凝土表面温度和混凝土内部温度梯度较大，从而产生温度应力，导致混凝土裂缝。

2、环境湿度。当混凝土外部湿度较低，混凝土在硬化过程中导致混凝土表层水分析出蒸发过快，或者由于某些原因致使混凝土表面水分蒸发过快，混凝土表面会因水分蒸发过快出现干燥收缩，而混凝土中心干燥收缩较慢，混凝土表面干缩受到混凝土内部限制而产生拉应过大，混凝土表面即出现干缩裂缝。

3、环境腐蚀性。当混凝土处于腐蚀性较高环境中，高腐蚀性可能会破坏混凝土钢筋保护层，而导致钢筋锈蚀引起顺筋裂缝。

1.3设计、施工因素

在设计过程中，对混凝土结构受力分析不全面或者计算错误，混凝土构件截面受力发生突变产生应力集中而导致混凝土凝固过程中出现裂缝；

施工工艺及施工过程管理控制对混凝土施工质量影响尤为关键，施工过程主要包括混凝土原材料计量，混凝土搅拌和运输，混凝土浇筑，混凝土养护等各个过程。

2混凝土裂缝的防治

混凝土产生裂缝的产生有各种得原因，根据实际环境及裂缝产生的具体原因，可以通过设计及施工过程来对混凝土裂缝进行防治，从而减少因裂缝而给工程带来的损失。

2.1混凝土设计构造要求

2.1.1配筋设计

混凝土合理的配筋可以提高混凝土的极限抗拉能力及抗裂性能，根据齐斯克列里的经验公式，混凝土极限拉伸^[2]：

。

(3 1)

式中， 混凝土抗拉强度设计值（MP_a）；

构件配筋率；

钢筋直径（mm）；

由此公式，混凝土的极限拉伸能力与混凝土的抗拉强度设计值及构件配筋率成正比，但与钢筋的直径成反比。因此在大体积混凝土施工过程中，提高构件配筋率可以有效防止混凝土产生 。

在水池施工、大体积混凝土施工中，应合理配置构造钢筋，提高钢筋配筋率，增强混凝土抗裂能力。构造钢筋要尽可能使用小直径、密间距，构件全断面配筋率不应小于0.3%，当构筑物结构厚度较厚，构造钢筋应分散配置。混凝土底板和墙体厚度在200-600mm，构造钢筋要对称分布，以提高混凝土抵抗贯穿开裂能力。

2.1.2合理设置伸缩缝及后浇带

为避免混凝土因温度收缩应力引起的开裂，在混凝土结构设计过程中应全面考虑混凝土结构所处的实际环境，严格按照《混凝土结构设计规范》设计留设伸缩缝以释放大面积混凝土内部温度应力。

然而永久性变形缝不利于建、构筑物的防水要求，在结构设计中，如地下室、大型水池，要合理设置后浇带来取代伸缩缝。后浇带要设置于结构受力较小位置，应通过结构设计合理分析计算，确定后浇带的位置。

2.2 施工工艺对混凝土裂缝控制

混凝土的施工工艺要求对混凝土裂缝控制至关重要，在施工过程中要严格把控混凝土浇筑全过程控制，包括混凝土原材料选择、拌合、运输、浇筑、振捣、养护等各方面。

2.2.1混凝土配置

（1）水泥选择

避免混凝土应温度应力出现裂缝应优先选择水泥水化热较低的水泥，同时要尽可能减少水泥用量，普通强度混凝土水泥用量不得大于450kg/m³，而较高强度混凝土要控制水泥用量不大于550kg/m³，应根据混凝土构件所处环境选择合适品种的水泥。

（2）优化混凝土配合比

要优化混凝土配合比，尽量选择较低水胶比，水胶比不宜超过0.6。同时在满足混凝土施工前提下，尽量选择坍落度较低的混凝土。楼板、基础混凝土坍落度不宜超过120mm，柱、墙、梁混凝土坍落度不宜超过150mm，根据砂、石材料得质量对混凝土配合比进行调整、优化。

2.2.2混凝土运输与浇筑

混凝土的运输与浇筑是控制混凝土出现裂缝的重要环节，工程技术人员应对混凝土的运输和浇筑环节严格把控。确保混凝土运输工作能按施工浇筑方案有序进行，在施工过程中混凝土运输能力可以满足混凝土的浇筑和凝结速度，满足混凝土浇筑工作不间断。混凝土如出现分层、离析要对混凝土拌合物进行快速的二次搅拌。

大体积混凝土浇筑要采用分层分段浇筑方法，根据构件形状先验算分层厚度，每层浇筑要控制在2小时内；控制混凝土温度应力关键要对浇筑过程中混凝土内外温差控制，要控制混凝土表面温度与环境温度温差不大于20℃，混凝土中心温度与混凝土表面温度不超过20℃，混凝土表面温度要以混凝土外表面以内50mm处温度为准；大体积混凝土浇筑可采用混凝土内部埋设冷却水管来降低混凝土内部温度；

混凝土浇筑过程中的要做好振捣工作，不得漏震也不得过震，混凝土振捣要以混凝土表面不出现气泡、表面泛浆为准；

混凝土浇筑完成后要及时进行养护，在混凝土凝固过程中要不断给混凝土表面补给水分，可以通过洒水、湿麻袋、塑料薄膜等方法对混凝土进行保湿和保温，减少混凝土因水分蒸发引起的干缩裂缝及温差过大引起的温度应力裂缝。

3结论

混凝土裂缝问题降低了混凝土的耐久性，降低了混凝土抗渗能力及引起混凝土中钢筋锈蚀等问题，对建筑工程行业来讲混凝土裂缝问题是一项技术难题，本文对混凝土的裂缝的成因及混凝土裂缝的防治进行了综合归纳、整理总结，混凝土裂缝的防治需设计、施工人员共同努力采取各项措施来克服解决。

参考文献

[1] 杨和礼．原材料对基础大体积混凝土裂缝影响与控制[D]．武汉：武汉大学，2004．

[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998.4．

作者简介：刘丙乾，1988-2-3，男，中级工程师。