混凝土结构常见裂缝产生原因分析及处理方法简析

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摘要：混凝土结构施工过程中，由于施工技术、施工材料、施工工艺、外荷载等各方面因素的影响，混凝土结构裂缝经常出现，影响了混凝土结构的质量，为后期使用留下隐患。本文简要分析裂缝出现的原因，并提出处理混凝土结构裂缝的措施及方法。

关键词：混凝土、裂缝、原因、方法

中图分类号：TV551文献标识码： A

引言

在结构工程施工当中，混凝土可谓是不可缺少的组成部分，在其施工中经常会出现裂缝，不仅影响着工程施工质量和耐久性，甚至会引发次生灾害，因此，在施工中必须要做好相关预防和控制工作，以保证施工质量。

一、导致混凝土裂缝产生的原因

1、荷载作用下的裂缝

混凝土结构在承受荷载时会产生相应的微小变形,当变形没有超过混凝土结构所能承受的极限变形时,一般不会对结构稳定性造成影响,但是,一旦超过极限变形就会影响结构的正常工作。

由于结构在外荷载作用下，破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的。早在1932年前苏联教授的钢筋混凝土强度理论就指出正常配筋受弯构件的破坏状态：是指受拉区钢筋到达屈服强度、受压区混凝土到达受弯的抗压强度。此状态称为承载力极限状态，这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现，逐步扩展。进而受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。

混凝土变形与所受荷载关系图

但是，近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系。通过大量的调查与实测研究证明：这种裂缝是由于变形作用而起的，包括温度变形（水泥的水化热、气温变化、环境生产热）、收缩变形（塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩）及地基不均匀沉降（膨胀）变形。

2、塑性裂缝

塑性裂缝是工程施工建设中最为常见的裂缝形式之一，是混凝土在可塑状态下受到外在因素影响而产生的一种裂缝，这种裂缝我们主要可以将其分为沉降裂缝和收缩裂缝两种。①沉降裂缝的产生主要是因为混凝土结构在塑性状态下因为支撑、支架的不均匀沉降而产生局部沉降，进而引发裂缝的产生。其次，在施工的过程中因为重力的影响，使得混凝土其中一些较重的颗粒发生下沉，水泥浆上浮，在这种情况下受到模板、钢筋的约束便会产生一些裂缝；②收缩裂缝的产生主要是因为混凝土结构在施工中干燥速度过快，使得混凝土内部的水分蒸发率大，从而产生的泌水速率，使得结构内部的颗粒发生张拉状态，最终影响到结构的整体性和可靠性。

3、温度裂缝

温度裂缝主要是因为混凝土结构在施工中温度变化过大而引发的，混凝土浇筑后，混凝土构件被模板等材料隔绝，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。这种现象在冬季施工中最为常见，尤其是高标号、水泥用量较大的混凝土，裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质，但表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。

4、原材料质量引起的混凝土裂缝

混凝土由水泥、骨料、水以及外加剂和掺合料共同组成，如果混凝土组成的原材料质量不达标，将会引起施工中混凝土裂缝的产生。①混凝土骨料的质量不合格，将会影响到混凝土的强度，从而导致混凝土搅拌时的需水量随之增加或减少，进而破坏混凝土的收缩性，最终导致混凝土在结构上出现裂缝。②外加剂和掺合料的类别选择和质量选择要综合考虑，避免其与搅拌水或骨料发生化学反应，从而引发施工中混凝土产生裂缝。

5、施工裂缝

施工工艺对混凝土结构裂缝影响也较大，在混凝土结构浇注、起模、运输、储存、吊装等过程中，如施工过程不合理，也会诱导裂缝的产生。裂缝出现的部位和走向、宽度等和施工工艺有关。①如钢筋混凝土保护层过厚会导致承受负弯矩的钢筋保护层加厚，造成构件的有效高度减小，产生和受力钢筋垂直方向的裂缝；②混凝土浇注过程太快，会造成流动性较低，并造成硬化后沉实过大，导致塑性收缩裂缝的产生；③如混凝土搅拌、运输时间太长，会导致水分蒸发过多，造成混凝土表面产生不规则的收缩裂缝；④如施工过程中拆模太早，会造成混凝土强度不足，导致混凝土构件在施工荷载下产生裂缝。

二、控制方法

1、设计方面的控制措施

①设计中应尽量避免出现较大应力集中现象的构造，例如截面突变，刻槽、开洞等，若因建筑结构或其他方面原因必须做时，应充分考虑采取措施予以加强；②重视对钢筋的配置，特别是针对不同受力假设采用不同的计算简图时，受力钢筋和构造配筋的确定应予以高度重视，构造配筋对有效控制裂缝的出现和发展十分重要；③重视对结构薄弱部位、易开裂部位的处理，例如深基础与浅基础结合处、高低跨处、高层与底层结合处以及不同结构形式结合处等；④设计中处理好柔性和刚性的关系。结构中所有构件都是约束与被约束的关系。所受约束越强，产生足够变形的余地就越小，就越容易开裂。所以，设计过程中应重视结构中相连构件的约束关系。不能一味的追求柔性或刚性，应灵活运用，达到柔性和刚性并重。

2、严格控制混凝土的组成材料

要减少混凝土裂缝，在施工前加强对混凝土组成材料的严格控制，由试验检测部门与物资部门共同控制原材料的质量。①做好原材料考察，派专业人员驻场，从骨料出厂严格控制；②加强现场进场，对到达现场的所有材料由试验部门严格检测，杜绝不合格材料进场；③正确使用外加剂，如减水型防裂剂，可改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形，可在保证混凝土强度的条件下可减少15%左右的水泥用量，还可以提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能。

另外，要保证混凝土的组成材料的配合比的合理性，同时还要及时的搅拌，要根据规定和实际的情况来计算混凝土的坍落度，在搅拌的时候对加入的水量要控制好，从施工角度来控制混凝土体积的变形，增强混凝土的抗裂性。

3、温度应力裂缝预防措施

首先，降低混凝土发热量。选用水化热低、凝结时间长的水泥；掺加缓凝剂或高效减水剂，以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量，延长混凝土达到最高温度时间，减少干缩；尽可能选用最大粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗骨料，避免砂量过多以减少水泥用量及用水量；在满足泵送和施工的前提下用低流动性混凝土，严格控制水灰比，减少单位体积混凝土用水量。其次，降低混凝土浇筑温度。在高温季节要降低原材料温度，在环境温度较低的早晚浇筑；避免吸收外部环境热量，运输工具、泵送管路尽量遮荫，防止混凝土升温；埋设冷却水管，通入冷水降温。再次，分层分块浇筑。最后，表面保温与保湿。要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，让其表面慢慢冷却、干燥，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力，养护时间一般不少于14d。

4、优化施工工艺过程

为了避免施工工艺造成混凝土结构裂缝，应当优化施工工艺过程。比如说，施工前应该对混凝土浇筑体的温度、温度应力等进行策略和计算，得到施工过程中混凝土浇筑体各种控制指标，并制定温控手段，防止开裂。进行超大体积混凝土浇筑时，应当严格遵照设计要求，留置变形缝，或采用后浇带施工、跳仓法施工等方法，防止裂缝产生。高温季节浇筑混凝土时，应当确保入模温度不大于30℃，并防止日光直射混凝土。如相对湿度较小、风速较大，应采取适当挡风措施，防止混凝土失水过快。

三、裂缝处理方法及试用范围

（1）表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

（2）灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或剐性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。

（3）结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

（4）混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

结束语

混凝土工程施工中最关键的问题就是裂缝问题，引起桥梁裂缝的原因有很多种，所以，要根据裂缝出现的原因及时进行修复，避免危险事故的发生。必须认真对待每一个工作环节，细致全面地考虑建设施工中可能出现的各种影响因素，保证整个工程的质量，延长混凝土结构的使用寿命。

参考文献

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