淺談混凝土裂縫的防治

楊榕1     何少軍2

（1陜西建工集團第六建筑工程有限公司，咸陽 712000；2陜西建工集團第十一建筑工程有限公司，咸陽 712000）

    現在我國的房屋建設中廣泛應用現澆混凝土，對加強建筑物的整體的抗震性能和結構安全取到了很好的效果。同時依然存在比較普遍的質量通病混凝土裂縫（尤其樓板裂縫）。成為了用戶的心理安全障礙，也是用戶質量投訴的熱點。那為什么會產生裂縫呢？它的危害到底有多大？能不能預防和控制？本人回顧了近年來的工作實踐，試從裂縫的現狀、成因、及控制措施等方面，談談自己的看法：

一、裂縫的狀況

    就一般來講裂縫多發生在施工后期及使用后：梁板結構的裂縫一般出現在以下幾個部位：現澆梁板跨中；板角開裂；施工縫處；沿負彎矩筋邊緣；沿預埋管線方向等。裂縫深度多為貫通裂縫（肉眼一般只能觀察到上部或下部裂縫，但澆水實驗滲水軌跡清晰），部分表現為表面和淺層裂縫。剪力墻結構裂縫多數為垂直裂縫，易于出現在洞口部位，裂縫寬度和深度均無規律。大體積砼大多表現為表面無規律裂縫。

二、裂縫的存在和定性分析

    混凝土結構的裂縫可分為宏觀裂縫和微觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種：一是骨料與水泥石粘合層上的裂縫，稱為粘著裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料自身的裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結構中的分布是不規則、不貫通的。反之，肉眼看的見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類型裂縫的寬度一般不小于0.05 MM。宏觀裂縫是由微觀裂縫擴展而來的。因此在混凝土結構中裂縫是絕對存在的。

在我國設計規范規定，防水混凝土裂縫寬度不得大于0.2MM，一般混凝土裂縫寬度不得大于0.3MM。由此可見混凝土是帶裂縫工作的，控制裂縫在規范許可的范圍是允許的、安全的。在實際施工中需采取措施控制裂縫寬度，防止有害裂縫的產生。對已產生裂縫的結構只需對超過規范要求的部分進行處理。

三、裂縫的原因分析

    大量的調查和實測研究證明，引起混凝土開裂的原因主要有三種，第一類：由外荷載應力引起的裂縫：第二類：結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態與計算假設模型的差異引起的；第三類：變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降因素引起的結構變形，當變形受到約束便產生了應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。

    在實際施工中出現的裂縫與外荷載及次應力（由設計引起的）并無直接關系，絕大部分裂縫是由變形作用引起的，當混凝土結構產生變形時，在結構的內部、結構與結構之間，都會受到相互影響，相互制約，這就是約束。當混凝土結構截面較厚時，其內部溫度和濕度分布不均勻，引起內部不同部分的變形相互制約，這就是內約束：當一個結構的變形受到其他結構的阻礙所受的約束為外約束。在變形作用中，由地基不均勻沉降變形引起的裂縫發生的較少，主要是溫度和收縮變形引起的。由于這兩種變形約束超過混凝土的抗拉強度導致裂縫的出現。

    混凝土的收縮變形和溫度應力是其本身固有的物理化學性質。混凝土的收縮包括塑性收縮、溫度收縮、自收縮、干燥收縮。混凝土初現裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考；塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到幾十小時出現，溫度收縮裂紋大約在澆筑后二到十天出現，自收縮主要發生在混凝土結硬化后的幾天到幾十天，干燥收縮裂紋出現在接近一年的時間內。溫度應力是由于水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥約放出50.2卡的熱量，從而使砼內部溫度升高，在澆筑溫度的基礎上通常升高35℃，如果是施工規范規定的最高澆筑溫度28℃，則可使砼內部溫度達到六十多度，以為砼內部與表面的散熱條件不同，所以中心溫度高，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。

    控制混凝土的收縮變形和溫度應力在大體積混凝土結構中尤為重要。由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產生裂縫的主要原因。這種裂縫分表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，使混凝土內部產生了壓應力，表面產生了壓應力，表面拉應力超過混凝土的抗拉強度而引起。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發展到一定程度，混凝土逐漸降溫，降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，收到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土的抗拉強度時所可能產生的貫穿整個截面的裂縫。這兩種裂縫均為有害裂縫，應采取措施加以防治。

    此外，混凝土的裂縫的產生還與不規范的施工操作有著直接關系，主要表現在以下幾個方面：

    1.養護不到位導致裂縫，規范規定混凝土澆筑后12小時須加以覆蓋并保濕養護，干燥的環境極易導致早期砼的開裂，有關實驗表明，濕潤養護的砼其極限拉伸值比干燥養護的要大20%-50%。特別是砼表面，因其早期水分失散，砼強度降低，不能抵消張拉應力，故易產生裂縫。特別是泵送砼多采用“雙摻技術”，由于外加劑中的引氣保塑組分的存在改變了砼孔結構，當表面水分蒸發散失時，由于保水性好毛細管不易形成，內部水分難以外移平衡，使現澆樓板表面層與內部的濕度梯度增大，表面失水干燥，而引發裂縫。裂縫一旦產生，開始的微裂縫和楔形裂縫的尖端起到毛細管的吸水作用和楔劈作用，收縮應力集中，裂縫向下延伸，此種裂縫一般發生較早，當砼再次經歷溫差變化及干縮變形時，應力集中于原有裂縫處，致使原有的部分裂縫裂透。

    2.由于砼早期擾動引起的裂縫，《砼結構工程施工質量驗收規范》第7.4.7條規定“砼強度達到1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。”在實際施工中經常發生的是由于搶趕工期，第一天澆筑砼，第二天即開始砌筑或安裝模板，混凝土強度不夠承受施工荷載，砼樓板收到過載的擾動，影響了砼的致密性，導致產生裂縫。

    3.施工縫處理不當引起裂縫。施工縫接搓處理不細，致使新舊砼銜接不緊密，砼凝固過程中收縮變形引發裂縫。

目前隨著泵送砼施工工藝的發展，使砼裂縫控制的技術難度大大增加，泵送砼由于流動性與和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥標號提高，水泥用量，用水量，砂率均增加，骨料粒徑減小等諸因素變化，導致砼的收縮及水化熱作用增加，收縮時間延長，施工中處理不當極易產生裂縫。

四、裂縫的預防措施

    1.優化混凝土的配合比，減少砼的自身收縮。無論是現場攪拌還是予拌砼，都應該優化配合比，從根本上減少砼的收縮，具體為：選擇連續級配的石子，降低砂率，砂子選用中砂，減少用水量，嚴格控制砂石的含泥量不超過3%和1%。水泥盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，并在滿足強度要求的前提下，盡量減少水泥用量，以減少水泥的水化熱，建議摻入適量的粉煤灰和減水劑，減少水灰比。對設計有嚴格控制裂縫的結構，還應摻加補償收縮的膨脹劑。

    2.采用三次抹壓技術。實踐證明，在砼梁板和大體積砼的表面采用三次抹壓技術可有效防止表面裂縫，即：混凝土入模振搗密實后進行第一次抹壓，當混凝土收水并開始初凝前，用木抹子進行第二次抹壓，消除混凝土干縮、沉降和塑性收縮產生的表面裂縫，在砼初凝后和終凝前，用木抹子進行第三次抹壓，使砼表面充分達到密實。

    3.加強砼的養護。砼表面經過三次抹壓后，立即用數次方法在多個工程上應用，樓板均未出現裂縫。料布覆蓋養護，加強養護，防止表面水分的蒸發，保持砼處于潮濕的環境。對墻柱等不便覆蓋的構件，應在混凝土表面刷養護劑。養護時間：一般砼不少于7天，防水砼不少于14天。

    4.規范施工操作規程。在砼澆筑時加強振搗，提高混凝土的密實度。施工后在砼強度未達到1.2N/ mm2時嚴禁上人，在砼強度未達到5N/ mm2之前嚴禁堆放模版和砌塊（控制辦法：留置同條件的砼試塊，通過試壓決定施工時間），加強施工荷載的控制，嚴禁超載，一般情況下應在上層的砼澆筑完后再拆下層模版。為防止新澆砼受震動和發生局部的荷載重分布，在樓板砼澆筑后2d內不要拆除其下部的任何一層模版和支撐。加強施工縫、后澆帶的處理，嚴格按規范施工，使新舊砼結合緊密。

    5.對大體積砼除控制好以上幾個方面外，還須注意以下幾點：

    ①做好測溫工作，控制砼內部溫度與表面溫度，以及表面溫度與環境溫度之差不超過25℃。盡量避開炎熱的天氣澆筑砼，降低砼的入模溫度，在大體積砼內部預埋冷卻水管，通入循環冷卻水，降低砼內部的溫度，表面采用保溫材料覆蓋，以減少內外溫差。

    ②增設溫度補償筋。在砼表面增設雙向規格不大于Ф8間距不大于150mm的鋼筋，增強抵抗溫度應力的能力。

    ③改善約束條件，降低溫度應力。如可在大體積砼下設置滑動的墊層，通常做法在墊層砼上，先鋪一層低強度水泥砂漿或刷熱瀝青或鋪卷材，以降低新舊砼之間的約束力。設置后澆縫，采用取分層分塊澆筑等。

五、裂縫的處理方法

    一般情況下裂縫寬度在設計允許范圍內時，可不作處理。裂縫寬度超過規范要求時，不要急于處理，先查清開裂原因，一般應待其發展基本穩定后再處理。若影響結構安全的裂縫，應提請設計單位處理解決。不影響結構安全的裂縫應結合使用情況，按下述方法處理。①、化學灌漿：適用于貫通裂縫，采用專業壓力設備，將化學漿液壓入縫內，一般化學漿液為環氧樹脂、氰凝、聚氨酯等。②、開槽嵌縫：在原有裂縫位置開槽，槽內清理干凈，用密封材料填滿嵌實，密封材料有環氧膠泥，密封油膏，聚合物砂漿等。③、表面涂抹：在裂縫表面涂刷密封涂料或防護砂漿，一般加玻纖布作加勁層，密封涂料采用聚氨酯或環氧樹脂，防護砂漿采用聚合物砂漿或氯丁膠乳砂漿。影響結構安全的裂縫一般采用粘貼鋼板的辦法處理。

六、結束語

    由于結構在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫開始的，因此，人們對裂縫往往產生一種建筑破壞的恐懼感，尤其是近年來隨著生活水平的提高，人們對房屋的質量要求更加嚴格，雖然經鑒定認為沒有影響安全的有害裂縫，但還是影響美觀和人們的心理因素。我們的態度是遇到裂縫問題，首先，應根據反復調查裂縫資料進行荷載分析，其次再進行變形分析，斷定引起開裂的主要原因，分析其危害性，不能忽視隱患的存在。同時，作為施工單位應不斷強化意識，根據裂縫產生的根源，加強預防和控制，不斷提高工程質量，做到百年大計，質量第一。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)