关于混凝土结构裂缝控制 技术研究报告

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 摘 要：施工中常见的裂缝种类有收缩裂缝、温度裂缝、应力裂缝、施工裂缝等，混凝土裂缝是施工中较普遍性的质量问题。本文主要介绍了几种裂缝的控制方法和出现裂缝后的处理措施以及预防措施。

关键词：收缩裂缝 温度裂缝 应力裂缝 施工裂缝 预防措施

混凝土工程在施工、使用中，可能会出现各种裂缝，不同的裂缝对结构的耐久年限、安全使用性能的影响不同。本文依据混凝土裂缝产生的原因及类型制定防治方案，下面从混凝土裂缝产生的原因、特点、类型及如何防治等几方面进行探讨。

1.混凝土裂缝产生原因

在工程中出现的多数轻微细小的宏观裂缝，由于产生原因的不同有很多种分类。常见的从裂缝表面走向而言，有网状裂缝，即由许多各种方向断裂缝构成的近似六角形的网状裂缝，它表示混凝土表面受到内部混凝土的约束。另外一种是许多一条条的裂缝，它具有一定的方向性，常常是彼此平行，相距一定间隔，它表示在垂直裂缝的方向上受到约束。由于化学反应出现体积不安定，或由于冻融，或者由于钢筋锈蚀均会使混凝土开裂破坏产生不利的影响，超过了承受能力，便会出现明显的裂缝。混凝土常见裂缝原因分析如表1.

表1                        混凝土常见裂缝原因分析见表

材料使用不当

查阅施工资料，调查材料的配合比、水泥品种、外加剂品种、骨料中含泥量，是否有碱反应骨料及分化岩等

施工不当

查阅施工记录，目测及仪器观测模板是否下沉

混凝土强度不足

参照有关规范对混凝土回弹、取心、查阅原始记录

荷载作用

调查荷载分布，有无堆载、超载

湿度、温度作用

调查气象记录，覆盖材料，有无热源，环境温度

钢筋锈蚀

调查环境温度、湿度，直接打开混凝土表面检查酸、盐等化学作用，有无杂散电流，半电池电位测定

地基的不均匀沉降、地震作用

测量建筑物水平面的水平标高，调查周围不均匀沉降情况调查是否发生过地震，目测

冻胀

养护方法，气象记录

火灾

目测及仪器观测，火灾记录，使用情况调查

2.混凝土裂缝的类型

　　混凝土裂缝的分类方法较多，按裂缝出现的时间可分为两个阶段；施工期间的早期裂缝和使用期间的后期裂缝。常见的混凝土裂缝具体分类如下。

　　施工期间出现的裂缝: 温差裂缝、收缩裂缝、沉降裂缝、沉陷裂缝、龟裂裂缝及由于配筋不当、混凝土早期受冻引起的裂缝等。

　　使用期间常出现的裂缝; 冻融裂缝、锈蚀裂缝、浸蚀裂缝等。

　　按裂缝的形状、位置及分布情况可分为:横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、八字和倒八字裂缝、龟裂裂缝、交叉裂缝等。

　　按裂缝出现的原因可分为：收缩裂缝、温差裂缝、沉降裂缝、沉陷裂缝等。

3.几种常见裂缝的控制方法

3.1 收缩裂缝的控制

　　收缩裂缝的控制主要在于控制湿度的变化,使结构、构件具有相对稳定的湿度。

　　(1)加强混凝土的早期养护，混凝土浇筑完后，裸露表面应及时用草垫、草袋或塑料薄膜覆盖，并洒水湿润养护。在气温高、湿度低、风速大的天气及早覆盖、喷水雾养护，并适当延长养护时间。

　　(2)加强混凝土表面的抹压，但应注意避免过分抹压。

　　(3)采用密封保水方法，如在混凝土表面喷养护剂或覆盖塑料薄膜，使水分不易蒸发，或采用其他减少空气流动( 如设挡风墙、罩) ，延缓表面水分蒸发的办法。

(4)预应力构件应及时张拉,避免长期堆放。

(5) 适当选择配合比，避免水灰比、水泥用量、砂率过大，严格控制砂、石的含泥量，避免使用粉砂，以提高混凝土抗拉强度。

　　(6)构件长期露天堆放时，应继续适当洒水或覆盖养护，以便有较长的保湿养护时间,特别是薄壁构件，应放在阴凉地方覆盖堆放。

3.2 温度裂缝的控制

　　防止混凝土内部约束引起的表面温度裂缝，一般采用控制混凝土表面与外界或内部的温差的方法，使其小于25℃。常用控制措施是:对加热养护的构件，采用缓慢升降温，使升降温速度不大于10℃/h，并注意缓慢揭盖、脱模，避免表面急剧冷却引起表面温度应力过大；对大体积结构，当混凝土与外界温差较大时，采用保温养护，适当延长拆模时间，使温差控制在2 5 ℃以内。预防结构受外部约束引起的混凝土温度裂缝，一般可采取以下技术措施。

　　(1)选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥)配置混凝土；在混凝土中掺加粉煤灰或减水剂；利用后期(90d、180d)强度以降低水泥用量和温升；在基础内预埋冷却水管，通人循环冷水，将水化热导出；在厚大少筋大休积混凝土汇总,掺入20%以下块石吸热，并可节省混凝土。

　　(2)避开炎热天及夜间浇筑混凝土；采用低温水拌制混凝土；对砂石进行冷水雾降温，或设置简易避阳装置，以降低混凝土拌合物温度。同时采取薄层浇筑混凝土，每层厚度不大于30cm;加快热量散发,并使热量分布均匀。

　　(3) 做好混凝土的保温、保湿养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，消减温度应力；夏季避免暴晒，冬季采取保温覆盖，以免出现急剧的温度梯度；采取长时间养护，规定合理的拆模时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”; 加强温度检测，及时调整保温及养护措施,控制混凝土内外温差不大于25℃；混凝土拆模后,及时回填土,避免结构侧面长期暴露。

3.3 应力裂缝的控制

　　(1) 加强施工中钢筋、模板、混凝土配料、振捣的质量控制检查，确保结构构件钢筋位置、安装支撑系统、支撑位置正确，混凝土强度达到要求。

　　(2)正确掌握拆模时间，避免过早拆模，敲击过重；严格控制施工临时堆载；构件堆放、运输、吊装时保持支撑和吊点位置正确、稳定， 避免振动、碰撞。

　　(3)预应力构件张拉或放张，混凝土必须达到规定的强度；控制应力应准确，不应超张，应缓慢放松预应力筋；胎模端部加弹性垫层(木或橡胶),减缓胎模角度，使构件回缩不被卡住。

3.4 施工裂缝的控制

　　(1)木模板浇水湿透，防止胀模将混凝土拉裂。采用反转脱模时应平稳，防止剧烈冲击和振动,并应在平整坚实的铺砂地面上进行。

　　(2)构件堆放按支撑受力状态设置垫木；重叠堆放时，支点保持在一条直线上，同时做好标记, 避免板、梁、柱构件反放。

　　(3)混凝土冬期施工掺加适量的早强剂，同时掺加亚硝酸钠阻锈剂( 为水泥重量的1%~2%)。

4. 裂缝的处理

4.1 温度、收缩裂缝的处理

　　温度、收缩等因结构变形变化引起的裂缝，对钢筋产生的附加应力一般很低，对结构的承载力影响较小，但会引起钢筋锈蚀，影响长期强度和耐久性。对于表面裂缝的处理，可在裂缝稳定后采用涂刷两遍环氧胶泥、加贴玻璃纤维布、抹(喷)水泥砂浆等方法，进行表面封闭处理。对有整体性、防水、防渗要求的结构，缝宽大于0.1mm 深进的或贯穿的裂缝，应根据裂缝可灌程度采用化学注浆等方法进行补缝处理。也可采取灌浆与表面封闭相结合，恢复原有功能。对于宽度小于0.1mm 的裂缝，由于后期水泥生成氢氧化钙、硫铝酸钙等物质，使裂缝自行,愈合，一般可不进行处理。但如出现渗漏,应将缝隙剔凿开后，用堵漏剂进行封堵。

4.2 应力裂缝的处理

　　应力裂缝产生的应力较高(缝宽0.2mm 时应力可达180~250Mpa)，影响结构强度和刚度。对梁、板类结构、构件主筋处最大竖向裂缝宽度在0.3mm 内的，可作表面封闭处理；缝宽大于0.4mm 或斜裂缝超过3/4 梁高者，应作加固处理；对不稳定和发展的裂缝应做卸荷或加固处理；沉降裂缝多为深进或贯穿性的，对结构的承载力和整体性有较大影响，因根据裂缝的严重程度进行适当加固处理；轻微的张拉裂缝，在结构受荷后会逐渐闭合，基本上不影响承载力，可按温度、收缩裂缝的处理方法进行表面封闭处理；缝宽大于0.2m。较严重的裂缝，将明显降低结构的刚度，应根据具体情况，采取加固或用钢筋混凝土围套、钢套箍加固以及用结构胶胶粘剂粘薄钢板加同等方法处理；预应力板(梁)横向裂缝深度至大肋(梁)高1/3 的,则不能使用。

4.3 施工裂缝的处理

纵向施工裂缝一般对结构承载力的影响远比横向裂缝小，一般可用环氧胶泥或水泥浆进行修补；当缝较宽时，应先沿裂缝凿成倒八字形凹槽，再用水泥砂浆或环氧胶泥嵌补；对于构件边角的纵向裂缝，可将裂缝处松散混凝土剔除，然后用水泥砂浆或细石混凝土修补。

5.结合工程实际情况，做好以下预防措施

5.1 材料选用

水泥:应选用水化热较低的水泥，严禁使用安全性不合格水泥。

粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好，孔隙率小，无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。

细骨料:宜用颗粒较粗、孔隙较小，含泥量较低的中砂。

外掺料:掺加适量的减水剂或粉煤灰等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少沉缩量，促进混凝土的工作性和流动性。

5.2 配料

配合比设计:采用低水灰比、低用水泥量，以减少混凝土的收缩。

禁止任意增加水用量。

配制混凝土时计量应准确，要严格控制灰比和水泥用量，搅拌要均匀，离析的混凝土必须重新拌匀后，方可浇灌。

尽量避免过长时间的混凝土搅拌。

5.3 配筋

钢筋配置应严格按施工图施工，尤其重视以下各点:

从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响，做到强度弱梁。

钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。

钢筋在楼面混凝土板中的抗拉受力起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。但是，楼面上层钢筋网的有效保护一直是施工中的一大难题。板的下层钢筋一般较细。受到施工人员踩踏后就立即弯曲、变形、下坠；钢筋离楼层模板的高度较大，无法受到模板的依托保护；而在施工过程中，各工种交叉作业，上面又有大量人员走动、踩踏，这就造成了上层钢筋容易弯曲、变形。所以，楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小撑铁，其纵横向间距不应大于600mm（即每平方米不得少于3只），特别是对于细小的钢筋，这样才能起到较好的效果。尽可能合理地安排好各个工种交叉作业时间，在绑扎完板底钢筋后，线管预埋和模板收头应及时穿插并争取全面完成，以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量；同时对施工人员加强教育和管理，使他们充分认识到保护板面钢筋的重要性，必须行走时，尽量沿钢筋小马撑支撑点通行。在混凝土浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域应铺设临时性活动跳板，扩大接触面，尽量避免上层钢筋受到重新踩踏变形。混凝土浇筑时安排足够数量的钢筋工进行护筋，确保钢筋位置正确。

5.4 模板工程

钢筋混凝土结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下各点:

模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。

模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载(特别是动荷载)作用下，模板变形过大造成开裂。对于大开间的楼面应在模板支撑架搭设前就预先采用加密立杆以增加刚度，减少变形来加强该区域的抗冲击振动荷载，并在已浇筑的楼面上铺设木模以扩散压力，进一步防止裂缝发生。

合理掌握拆模时间，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值。

在楼面混凝土浇筑完2-4小时之内，尽量避免吊卸较重的大宗材料和大量人员进行钢筋绑扎施工，并且在吊运少量的材料时做到轻卸、轻放。两、三天以后方可进行正常支模等施工。在模板安装时，不得将材料集中堆放，应做到分散就位，以减少楼面集中荷载。

5.5 混凝土浇筑

混凝土浇筑时应防止离析显现，振捣应均匀、适度。混凝土浇筑速度不宜太快、导致内部振捣不足。

加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保温等方法。

 

 

5.6 施工技术

加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收后，方可进行下一步施工。

开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。合理安排施工顺序。相邻建(构)筑物间距较近时，一般应先施工较深基础，以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。

6. 结束语 

在建筑施工过程中，混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量，我们要在混凝土生产以及施工过程中有针对性地对具体工程采取相应的预防措施，尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量，使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性，有利于建筑行业的发展，更有利于施工的安全及工程的实用性。

参考文献

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