摘要  钢筋混凝土的裂缝问题是一个在各种结构中经常遇见又难以解决的问题，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，严重的甚至会导致结构构件的破坏；所以分析裂缝产生的原因和裂缝对结构功能的影响并加以预防和控制是一个十分重要的课题。本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

关键词  混凝土  裂缝  控制

 

一、前言

普通的钢筋混凝土结构一般都是带裂缝受力工作的。工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，但裂缝过宽会降低结构的安全性和耐久性，因此应把裂缝的宽度控制在一定的范围内。混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。因此，对混凝土的裂缝应有正确的认识，采针对不同的情况采取不同的措施对裂缝进行控制是必要的。

二、裂缝的成因

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。

1.收缩裂缝

自从70年代末泵送商品混凝土工艺开始大量运用。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌；大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，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。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量等有关。

2.温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。

3.沉降裂缝

沉降裂缝的产生是由于结构地基土质不匀，或回填土不实而造成不均匀沉降所致，此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°～45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

4.养护方法不当

目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。养护时间的长短对于防止混凝土的开裂至关重要，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小，许多结构所处的环境湿度波动很大，如最低30％～40％，最高达80％～90％。环境温度越高，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。

5.化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。

混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救。

另外由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。

三、裂缝的预防与控制

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。虽然钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。

1.收缩裂缝的预防与控制

收缩裂缝的主要预防措施：（1）选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量；(2)混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂；（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；（4）加强混凝土的早期养护，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，并涂刷养护剂养护；（5）在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

2.温度裂缝的预防与控制

主要预防措施：同收缩裂缝的预防一样，选用低热或中热水泥、减少水泥用量、降低水灰比、改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热等措施对温度裂缝的预防同样有效。此外，还可以采取以下措施：（1）改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度；（2）在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；（3）大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；（4）在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差；（5）加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施；（6）预留温度收缩缝；（7）减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷；（8）混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

3.沉降裂缝的预防与控制

不均匀沉降最易引起墙体开裂，对可能出现不均匀沉降的因素要逐一考虑，区别对待。（1）对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固，以保证地基沉降特别是不均匀沉降减小到可接受的程度；（2）对于基础位于不同的土层时，同样的荷载产生不同的沉降，在地质条件变化处宜设置沉降缝；（3）对于荷载不同时，也宜设置沉降缝；（4）保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀；（5）模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。

4.养护方法不当产生裂缝的预防与控制

混凝土的裂缝与施工过程中的养护密切相关，施工中应采取适当的措施来加强混凝土养护：（1）混凝土浇筑前先将基层和模板浇水湿透，混凝土浇筑后，应在浇筑完毕后12小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护；（2）混凝土浇水养护时间：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7天，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14天；（3）浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态；（4）采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密并应保持塑料布内有凝结水；（5）在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

5.化学反应引起的裂缝的预防与控制

对于碱骨料反应裂缝的预防措施：（1）选用碱活性小的砂石骨料；（2）选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂；（3）选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

对钢筋锈蚀引起的裂缝的预防措施有：（1）保证钢筋保护层的厚度；（2）混凝土级配要良好；（3）混凝土浇注要振捣密实；（4）钢筋表层涂刷防腐涂料。

四、裂缝预防与控制的其他措施

在设计中，采取适当的构造措施可减少裂缝。对于设计者来说，应合理选择结构形式，降低结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm，对于地下钢筋混凝土，选筋时尽可能选用直径较小、间距较密的钢筋。

在施工中，应针对不同的情况采取不同的措施对裂缝进行控制，尽可能减少裂缝的出现。如对拉螺栓的处理。在实际工程的施工中，对拉螺栓是用来固定模板的，在混凝土浇灌前已预先固定在钢筋笼内，且钢筋穿过整个混凝土结构物。在施工时，该对拉钢筋在±0.00以下都要求在对拉钢筋中焊接有钢板止水垫，防止地下水从钢筋周围直接渗入混凝土结构物内部，要求止水钢板与钢筋四周用电焊焊满，不得有漏焊和点焊，确保对拉螺栓的止水效果，若止水垫焊不满，在混凝土振捣过程中，对拉螺栓下方的骨料颗粒还在继续下沉，在混凝土凝结后，对拉钢筋下面就形成一道水膜，在混凝土中的水泥产生水化和水份的蒸发以后，在螺拴下表面就形成了一道贯穿性的毛细孔，这种毛细孔在外部地下水的压力作用下，将产生渗水现象。但是，有的钢止水板在焊接时焊得不严，有漏焊点或漏焊处，在外部水压力的作用下，水就会通过止水板的漏焊处，顺着钢筋螺栓渗透到结构物内部。

五、结语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力；而且，钢筋混凝土的裂缝问题，是一个涉及到材料、施工、设计等各个方面的问题。因此，对于钢筋混凝土的裂缝控制，需要各个方面对其有足够的重视，对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行预防和控制，并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，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。