混凝土工程裂缝分析、控制与处理

混凝土工程裂缝分析与控制（论文摘要）本文第一部分从混凝土裂缝危害入手，简述了混凝土裂缝可能造成的危害。

主要有如下危害：可导致工程结构渗水、溶蚀或诱发钢筋锈蚀，从而损害工程的使用功能或耐久性。

本文的第二部分针对混凝土裂缝的危害，主要分析了混凝土裂缝的各种成因，其中包括：混凝土的干缩裂缝、混凝土的温度升降变形裂缝、结构设计失误造成混凝土裂缝、施工工艺不当或质量差造成的裂缝、混凝土钢筋锈涨裂缝及混凝土的碱骨料反应裂缝。

本文的第三部分针对上述混凝土工程裂缝的成因，较详细地介绍了控制混凝土工程裂缝的方法；包括有配置钢筋方法、混凝土妥善配料与施工、混凝土分段（块）浇注与设置接缝、混凝土钢筋锈涨裂缝的控制、混凝土的碱骨料反应裂缝的控制等。

关键词：裂缝和变形、钢筋锈涨绪论近几年来建筑工程逐渐增多，工程中的混凝土现浇量也逐渐增大。

混凝土工程施工裂缝是困扰技术人员的一个难点。

混凝土工程裂缝是非常普遍的问题，不少钢筋混凝土结构的破坏都是从裂缝开始的。

因此必须十分重视混凝土裂缝的分析与控制。

对混凝土裂缝问题的分析与控制也有重大的技术经济意义。

通过更系统更深入的研究各种工程裂缝的发生发展机制并探讨各种裂缝的共通性与特殊性能对以后工程给与借鉴；对裂缝基础知识的认识及了解，有助于预防、控制裂缝和诊治现实工程裂缝。

混凝土工程裂缝成因与控制混凝土工程裂缝是个从未间断的质量通病。

有很多的裂缝只是“表面性”的，对工程结构的承载能力或使用功能无任何影响，但有时可损害观瞻，甚至引起对工程质量情况的疑虑；有的裂缝是具有“结构性”的意义，表明结构力学性能或使用功能或工程整体性受到损害。

还有的裂缝可导致工程结构渗水、溶蚀或诱发钢筋锈蚀，从而损害工程的使用功能或耐久性。

混凝土裂缝的表现形式是多种多样的，工程意义各有不同。

按裂缝起因来看，主要有如下几种：一是混凝土收缩变形约束裂缝----混凝土干缩、温缩变形因为受到约束作用所引起的约束拉伸开裂；二是混凝土结构受力裂缝-----混凝土结构在设计荷载或其他外力作用下所引起的裂缝；三是混凝土化学反应膨胀----混凝土内部某种化学反应的膨胀力在工程外表所引发的裂缝；四是混凝土塑态裂缝----混凝土在浇筑后呈塑性状态时因收缩或沉降等所引发的开裂。

一、混凝土工程裂缝成因1、混凝土的干缩裂缝混凝土的干缩主要起因于水泥石的脱水收缩，凡是能影响水泥石脱水收缩和能影响骨料约束效应的种种因素，都会影响混凝土的干缩变形。

水泥石气干收缩在内部主要受制于其中的细孔含量和孔径分布，在外部主要受制于环境湿度，另外工程结构的裸露程度对其也会产生影响。

⑴水泥石的干缩水泥石内的可蒸发水存在于大孔洞、毛细孔及凝胶孔中。

气干进行中，首先是大孔洞中的水蒸发，但这不至于引起收缩；随后是毛细孔水蒸发，由较粗孔到较细孔再到更细孔，脱水量依次减少而收缩量却依次增大；在强烈干燥下，凝胶孔里的吸附水也能解吸蒸发并引起收缩。

⑵混凝土材料与配比在混凝土材料与配比中影响干缩的重要因素是含水率（水灰比），骨料、水泥、含砂率、坍落度等。

①含水量（水灰比）含水量(W)、水灰比（W/C）不仅对水泥石的毛细孔量和孔径分布有重要影响，也对混凝土干缩有重要影响。

混凝土的伴合水量受制于混凝土的坍落度、含砂率、温度及骨料的颗粒级配、清洁程度、石子粒径等，这些因素都可引起混凝土的干缩变形。

②骨料粗细股占混凝土体积很大部分，本身虽多不缩，但却可抑制水泥石收缩，从而可减少混凝土的干缩。

粗骨料的岩石种类和骨料品质（吸水率、比重）也对混凝土干缩性产生影响（附录表1）；低吸水率（低孔隙率、高比重）粗骨料混凝土的弹性模量比较高，而干缩性比较低。

骨料的清洁程度（洗与不洗）能影响混凝土拌合水量，所以也能影响混凝土干缩性，③水泥及外加剂水泥品质影响水泥凝胶的组分、结构和数量，所以也影响水泥石毛细孔、凝胶孔的形状、尺寸和数量，并进而影响到混凝土的干缩性。

外加剂随其品种、特性、用量等不同可对混凝土干缩性产生影响。

⑶混凝土结构施工“混凝土结构的裸露程度或形状尺寸对混凝土干缩有重要影响，因为混凝土内部水分是从裸露表面蒸发散失，所以混凝土体积（V）愈大而裸露表面面积（S）愈小，即体表比（V/S）愈大时，混凝土干缩愈小；反之亦然。

①”混凝土浇筑的均匀性、密实性可影响混凝土内水的转移、扩散，混凝土保湿养护良否可影响水泥水化程度并进而影响混凝土内的细孔数量和孔径分布，这些都是影响混凝土干缩性的重要因素。

2、混凝土的温度升降变形混凝土的温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温度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，从而使混凝土内部温度升高。

大量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，形成内外较大温差，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。

当混凝土施工中温差变化较大，或是混凝土受到寒潮袭击等会产生这种裂缝，且这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

3、“结构设计失误造成混凝土裂缝⑴在混凝土结构设计中由于受拉钢筋截面面积太小或设计无抗裂要求。

⑵混凝土强度不足或抗剪钢筋少。

⑶混凝土截面面积太小，且超量配筋引起受压区裂缝。

⑷混凝土抗扭能力不足产生斜裂缝。

⑸混凝土结构中断面突起而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

⑹混凝土结构设计中采用等级过高，造成用灰量大，产生收缩裂缝。

②”4、“施工工艺不当或质量差⑴由于模板支撑结构强度不够或支撑部位不牢固，造成模板变形而产生裂缝。

⑵浇筑顺序或浇筑方法不当。

⑶浇筑速度过快。

⑷钢筋保护层过小。

⑸早期受震、受冻及过早加载或施工超载。

⑹养护差早期收缩过大。

③”5、混凝土钢筋锈涨裂缝混凝土中钢筋表层经腐蚀成铁锈后，体积可增大几倍，挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力，拉应力超过混凝土的承载能力就将在混凝土保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝。

裂缝出现后，外面的水、气（氧）可沿缝渗入并进一步加速腐蚀，如是发展下去，裂缝将更增宽、延长，甚至混凝土保护层大片破坏。

当混凝土中掺有氯盐或渗入Cl—时就很容易引发钢筋锈蚀，现实工程中的钢筋锈蚀病害大多起因于此。

6、混凝土的碱骨料反应裂缝混凝土碱骨料反应裂缝主要是指水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应即碱硅酸盐反应。

在混凝土工程中由于碱骨料反应裂缝所引起的“病害”，主要表现在外观质量上的主要是裂缝和变形；影响到内在质量的，则可能是出现内部微裂缝和混凝土密实性、力学性受损及钢筋受拉变形等。

混凝土碱骨料反应裂缝，大多易发生在受水湿、日晒影响的结构部位。

裂缝出现较晚，多在几年之后，发展也较缓慢。

此种裂缝大致有两种类型：一类是网状（地图状）裂缝；另一类是平行于约束力方向的裂缝。

二、混凝土工程裂缝控制混凝土工程裂缝最常出现的是由于混凝土收缩变形受到约束引发的收缩裂缝和由荷载作用引发的受力裂缝；只要通过相应措施使裂缝受到控制，如控制在0.2～0.3mm以内，则在一般情况下就无损于混凝土结构的使用功能、耐久性以至外观，必须避免出现“未受控”的裂缝（如超过0.5mm的宽缝）。

1、配置钢筋⑴配筋是控制混凝土裂缝的重要手段之一，对于由荷载力引起的裂缝主要依靠配筋控制。

控制裂缝的3目的：①预防钢筋锈蚀②预防结构渗漏③维护外观⑵裂缝控制配筋规则在钢筋混凝土结构设计规范中往往是基于裂缝机制分析并结合经验而在配筋构造上给出指标进行限制，以满足一般情况下的裂控需要。

主要控制指标有：最小钢筋面积或最小钢筋比，钢筋最大直径或钢筋最大间距等。

①最小钢筋面积此最小钢筋面积应能保证钢筋应力即使在因混凝土开裂而增高后仍不超越屈服强度，仍能使裂缝充分分散，数量多而宽度小。

否则，如果钢筋屈服，裂缝就要展宽并引发出“非控制性”的不能容许的少数宽缝。

②钢筋最大间距除控制最小钢筋面积之外，也要控制（减小）梁中主筋的配置净距，钢筋距离可以影响裂缝距离。

在《混凝土工程裂缝分析与控制》规定的钢筋最大净距列于附录表2，这可保证混凝土最大荷载裂宽处在容许限内，不会超过0.3mm。

③钢筋最大直径对钢筋最大直径的控制，也是有效控制荷载裂缝的手段。

对于由约束收缩（干缩、温缩）引起的裂缝需按附录表3的规定限制钢筋直径，可不必按附录表2限制钢筋最大间（净）距。

④梁的侧面钢筋当梁高超过1m时还应配置侧面钢筋以控制裂缝；侧面配筋在箍筋内侧，均匀分布于主拉筋与中性轴之间。

⑤钢筋的选用在混凝土结构中宜用螺纹钢筋而不用光圆钢筋以增强粘结作用，宜用较细直径钢筋而不用较粗直径钢筋以加大粘结面积。

联系于钢筋间距则是间距小的裂控效果要优于间距大的情况，并构成为一条重要配筋规则。

2、混凝土妥善配料与施工妥善选用混凝土的材料与配比并妥为控制混凝土的温度升降变化，这也是减免混凝土工程裂缝的重要且有效手段。

⑴选用低温低热混凝土这种方法就是通过妥选混凝土材料、配比并采取相应施工措施，以获取“低温”“低热”混凝土，借以缩小温差，减免裂缝，达到控裂目的。

①低温混凝土（低砌筑温度混凝土）夏季施工混凝土的浇筑温度可高达25℃~30℃，而能够通过预冷材料将此降至10℃，则就等于将混凝土工程的最高温度和内外温差各降约15℃~20℃，并可因此收到相当大的减免温裂效果。

“混凝土拌合浇筑温度较低时，其拌合需水量较低，这大有利于混凝土的浇筑均匀密实和混凝土的潜在质量，亦有利于增强混凝土的抗裂性④”。

②低热混凝土（地发热温升混凝土）降低混凝土发热量主要依靠合理选配材料，如低热水泥，低水泥量，掺混和材料、外加剂以及大骨料等。

混凝土的体内蓄热可因有内外温差而从裸露表面外散，混凝土的表体比愈大，散热愈快，这就需要在混凝土的每个浇筑块、段的体积或尺寸上做出合理安排。

⑵混凝土材料与配比在混凝土材料与配比中主要对水泥及混合材料、外加剂；骨料；拌合水量及水灰比坍落度这几项进行控制，来减少裂缝的出现。

①水泥及混合材料、外加剂在设计强度较高的大体积混凝土工程中，既要求水泥具有高活性，亦希望水泥是低发热（缓发热的）的；其掺有高磨细度矿渣粉的高强矿渣硅酸盐水泥多可具有这种特性。

混合材料用于水泥中大多是可以降低水泥发热量和延缓发热时间的，这有利于减缓混凝土的温升过程。

“混凝土在掺入减水剂或引气剂后，和易性可得到很大改善，有助于混凝土的浇筑均匀和振捣密实，大有助于提高混凝土的潜在（真实）质量。

⑤”可提高混凝土的抗拉性和抗裂性，有助于裂控。

②骨料加大粗骨料最大粒径、调整好砂石颗粒级配、减少砂中的含泥量，这些都是有利于减少混凝土拌合需水量（以至水泥量）从而减少混凝土的干缩性（以至发热性）的；而带棱角有麻面的碎石则较有利于混凝土的抗拉伸性（比之光圆卵石）。

③拌合水量及水灰比坍落度混凝土拌合水量及水灰比坍落度、水泥用量等可对混凝土的干缩性、发热性产生重要影响，宜取值低些。