论混凝土裂缝成因分析与控制处理(毕业论文)

混凝土裂缝成因分析与控制处理
摘要
混凝土的应用在建筑中占有重要地位，但是混凝土的裂缝却是一个常见的现现象。

混凝土结构裂缝也是当今工程领域非常难以解决的一个问题，如果施工中混凝土常常出现裂缝就会影响到结构的整体性和耐久性。

在现实中我们应尽量减少混凝土裂缝的出现。

学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见比较统一。

下面就混凝土裂缝的成因和控制进行了介绍。

会对在施工期如何进行混凝土裂缝控制的研究和实践有一定的指导意义。

关键词：
混凝土裂缝；裂缝成因；裂缝处理
一、混凝土裂缝的成因
（一）混凝土裂缝成因的全方面考虑
裂缝产生的形式和种类很多，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。

1、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。

为了满足泵送施工的需要，混凝土必须是大流动性的[1]。

而加入了各种外加剂和矿物掺合料的大流动性混凝土[2]，其体积稳定性往往较差，主要表现为收缩较大。

设计部门在设计楼板、墙体等表面系数较大的部位时，如果对大流动性混凝土的具体特点缺乏足够的认识，往往导致混凝土发生不应有的开裂。

在原有普通混凝
土结构配筋量的基础上适当提高是有必要的。

这与修订的《钢筋混凝土结构设计规范》的指导思想是一致的。

2、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。

工程实践中我们不难发现，即使在设计及混凝土配比合理，施工管理严谨的情况下，混凝土特别是高性能混凝土开裂仍然时有发生。

这主要与混凝土自身的性质有关。

收缩是混凝土固有的变形性质。

普通混凝土的开裂机理已为人们所认识，随着近几年高性能混凝土在工程中应用的不断增多，混凝土结构开裂的现象也在不断增多。

本应具有高体积稳定性的高性能混凝土其早期的收缩要比普通混凝土大得多，因此在分析高性能混凝土开裂的原因时，应考虑高性能混凝土区别于普通混凝土的结构特征。

在不考虑外界因素条件下，混凝土在凝结、硬化的过程中，由于化学和干燥作用同样也使混凝土的体积产生收缩，即化学收缩和自收缩。

化学收缩是指水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和。

自收缩是指水泥基胶结材料在水泥初凝后，恒温恒重下产生的宏观体积降低。

前者是在有足够水供应的情况下产生的，而后者是在没有充足水分供应情况下观察到的宏观体积变化。

化学收缩与胶结料和水的量有关，胶结料用量和水灰比越大，化学收缩必然越大。

而自收缩目前比较统一的解释是混凝土内部的白干燥作用引起的。

所谓白干燥并非是由于外部环境相对湿度的影响而引起的材料的干燥脱水，而是随着水化反应的不断进行，混凝土内部结构微细孔中的自由水量出现相对不足，使孔中水的饱和蒸汽压
降低，即混凝土的相对湿度降低。

白干燥的结果是毛细孔中的水由饱和状态变为不饱和状态，弯月面的存在使水泥石受负压而产生体积收缩。

近年来，高强和高性能混凝土在工程中得到了日益普遍的应用，加入超塑化剂以降低水灰比和加入较多的活性混合材是配制高性能混凝土的主要手段。

低水灰比和活性混凝土材的大量掺入，使高性能混凝土的硬化特点与内部结构与普通混凝土有了很大的差异，致使高性能混凝土产生较大的自收缩。

表现在：
1)高性能混凝土有较小的水胶比。

随着水化反应的进行，硬化水泥浆体内的自由水量迅速减少，毛细管中的水分也被逐步吸收减少。

这样，高性能混凝土中水泥浆体的白干燥作用要比普通混凝土中的这一作用要强烈。

2)由于在高性能混凝土中掺入了较大量的细颗粒活性混合材，减少了混凝土泌水现象也使混凝土更加密实。

其结果是外部养护用水很难进入混凝土内部，大大阻碍了外部养护用水对内部混凝土的养护作用。

因此在工程中，即使混凝土表面经常保持湿润，甚至长期浸泡于水中，开裂现象也难以完全避免。

对普通混凝土来说，掺入膨胀剂是补尝收缩的有效措施，而对高性能混凝土来说，由于水灰比较低，外部养护用水又很难进入混凝土内部，在缺水状态下的膨胀剂很难发挥其应有的膨胀作用。

因此在实际工程中，即使加入了足量的质量合格的膨胀剂，混凝土开裂仍然难以避免。

3、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。

4、施工及现场养护原因
（1）现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。

（2）高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。

（3）对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。

（4）大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝[3]。

（5）现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。

（6）现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。

（7）现场预应力张拉不当（超张、偏心），引起混凝土张拉裂缝。

5、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[4]。

（2）使用荷载超负。

（3）野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。

（4）周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。

（5）意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

（二）荷载和非荷载方面引起的混凝土裂缝
1、荷载因素引起的裂缝
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。

2、非荷载因素引起的裂缝
钢筋混凝土结构的构件除了由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。

一是混凝土在浇筑、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，膨胀不一致，混凝土表面产生拉应力，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。

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。

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、分层分块不合理、养护
不及时等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。

混凝土在空气中结硬时体积要缩小，产生收缩变形，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。

二、混凝土裂缝的控制处理
（一）裂缝控制处理的方法
1、设计方面
（1）设计中的‘抗’与‘放’。

在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。

所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。

来选择结构方案和使用的材料。

（2）设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。

如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。

（3）积极采用补偿收缩混凝土技术。

在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。

要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

2、材料选择和混凝土配合比设计方面
（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。

（2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

（3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。

掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

3、现场3~-T-操作方面
（1）浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

（2）混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。

以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。

主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。

养护时间为14—28天。

（二）裂缝的控制措施
（1）提高全员质量意识，充分认识裂缝危害
随着建设事业的飞速发展，混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展，这就要求参建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。

（2）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。

（3）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。

（4）施工过程的质量控制
1）混凝土从搅拌机中卸出后，其运输延续时间受混凝土温度高低限制，当混凝土温度20℃～30℃时，不超过1h；10℃～19℃时，不超过1.5h；5℃～9℃时，不超过2h。

若长距离运输宜采用混凝土运输搅拌车来运输，时间应在1h以内。

当采用泵送混凝土应保证混凝土泵连续工作，泵送前先用适量的与混凝土成分相同的水泥砂浆或水泥浆润滑输送管道。

混凝土从卸料、运输到泵送完毕时间不得超过1.5h，夏季还应缩短。

泵送过程中，泵的受料斗内应充满混凝土，防止吸收空气形成阻塞。

（三）混凝土拆模后裂缝修补
混凝土拆模后若发现裂缝，通常如下处理：
（1）一般性表面细小裂缝，可将裂缝部位清洗干净，干燥后用环氧浆液灌缝或表面涂刷封闭。

（2）裂缝较大时，可将裂缝凿成八字形凹槽、洗净湿润，刷一层水泥浆，用1：2水泥砂浆分层压实抹光后用环氧胶泥嵌补。

（3）对影响结构整体，防水防渗要求的结构裂缝，应根据裂缝宽度、深度情况，采用水泥压力灌浆、化学灌浆的方法修补，或表面封闭与注浆同时使用；明显降低结构刚度，承载力和严重裂缝，应根据情况，采用预应力加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍或结构胶粘贴剂贴钢板加固等方法。

三、结论
综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。

裂缝的存在是混凝土施工中不可避免的普遍现象。

但是我们应该明白裂缝的出现不仅会降低混凝土的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，直接影响工程的寿命。

因此，我们在施工中，应充分认识到裂缝出现的危害性，采取各种有效的措施和合理的处理方法来预防裂缝的出现和发展，不断提高混凝土浇筑质量，满足工程的安全稳定耐久的要求。

随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。

注释：正文中所标注上标1.2.3.4引用以下参考文献
参考文献:
[1]王铁梦.工程控制的综合方法.施工技术.2000(5).5-9
[2]梁柳林.谈谈地下室防水混凝土原材料的选择及配合比设计[J].沿海企业与科技, 2006,(08)
[3]邢志栋,刘兴昌.施工现场分析[J].西北大学学报(自然科学版),1998,(03)
[4]王志文，刘希.混凝土裂缝的危害.1999，（03）。