浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施
2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析
收缩裂缝是由湿度变化引起的，它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。混凝土是以水泥为主要胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中，为保证其和易性，往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在，并在硬化过程中逐步蒸发，从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞，造成混凝土体积收缩。此外，混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定，混凝土最终收缩量约为0.04％～0.06％。可见，收缩是混凝土固有的物理特性，一般来说，水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大，则其收缩值越大，也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间，工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类，此外，还有自身收缩（化学减缩）裂缝和碳化收缩裂缝。
（1）塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝多产生于新浇混凝土表面，大多产生于混凝土初凝后、终凝前。混凝土表面水分蒸发速度超过其内部初、终凝硬化的速度，致使混凝土表面收缩，但是这种收缩受到结构构件和下层配筋约束而产生的浅层开裂，有时还有收缩与压缩的叠加。裂缝多呈外宽内窄，常见为不规则的多边形或与钢筋方向相互平行，长度从几厘米到几米不等，一般自表面开始，但也可发展成贯穿裂缝。在环境气温高、风速大，气候干燥的情况下易于出现。高性能混凝土特别容易产生这种裂缝。
主要成因分析：①混凝土浇注后未及时覆盖，表面水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土强度极低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；②水泥用量过多，或使用过量粉砂，或混凝土水灰比过大；③使用有渗透性的柔性模板、模板、垫层过于干燥，吸水大；④振捣不足。
（2）干燥收缩裂缝
这类裂缝一般在混凝土浇注一段时间后出现，裂缝多为表面性的，宽度较细，多在0.05～0.2mm。走向纵横交错，没有规律性。但薄壁混凝土结构中，多沿结构的短方向分布；此外在结构变截面处以及大体积混凝土的平面部位较多见。严重时裂缝会由表及里，由小到大逐步向深部发展，形成贯穿裂缝。
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主要成因分析：①混凝土浇注后养护不当，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化小，收缩也小，因而表面收缩变形受内部混凝土约束出现拉应力，引起混凝土表面开裂；②混凝土连续长度较长，整体收缩大；③混凝土级配中砂石含泥量大，收缩大，抗拉强度低；④混凝土过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层，收缩增大。
（3）自身收缩裂缝
在常温下混凝土构件与环境不发生任何水分交换时所产生的收缩裂缝，自收缩裂缝在高水灰比（W/C>0.45）的混凝土中较少，但当水灰比小于0.3时则很常见，其收缩量甚至达到总收缩量的50％。
主要成因分析：这与高粘结材料在水泥灰浆基体中产生较多细小的收缩孔有关，是由于持续的水化消耗了毛细孔的水造成自身收缩坍塌所致。
（4）碳化收缩裂缝
这类裂缝在结构表面出现，呈花纹状，无规律性，裂缝一般较浅，深度为1～6mm，裂缝宽度为0.05～0.2mm，多发生在混凝土浇注完成后数月或更长时间。
主要成因分析：混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积收缩，受到结构内部未碳化混凝土的约束而导致表面发生龟裂。 2.2.2 温度裂缝的产生原因分析
温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大而形成的。表面温度裂缝走向无一定规律性，大面积结构温度裂缝常纵横交错。表面温度裂缝常发生在施工期间，宽度受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。
主要成因分析：表面温度裂缝多由温差较大引起。特别是大体积混凝土基础浇注后，在硬化期间，水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大，当温度产生非均匀的降温差时，将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生较大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。 2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析
沉陷裂缝多属进深或贯穿性裂缝，走向与基础沉陷情况有关，可能出现在结构的上部或下部，一般与地面垂直。较大的贯穿性沉陷裂缝往往上下或左右有一定的差距，裂缝宽度受温度变化影响小，因荷载大小而异，且与不均匀沉降值成
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比例。
主要成因分析：①结构、构件下面的地基软硬不均，或者存在松软土，未经夯实和必要的加固处理，混凝土浇注后，地基局部产生不均匀沉降而引起裂缝；②结构各部荷载悬殊，未作必要的加强处理，混凝土浇注后因地基受力不均，产生不均匀下沉，造成结构应力集中而导致裂缝；③模板刚度不足，模板支撑不牢，支撑间距过大或支撑在松软土上，以及过早拆模，也常导致不均匀沉陷裂缝出现；④冬季施工时模板支架支承在冻土层上，若上部结构未达到规定强度，地层化冻下沉，使结构下垂或产生裂缝。
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3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术
由于裂缝的产生是由材料的特性导致的，在混凝土结构中普遍存在且危害较大，因此，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展。
下面首先阐述混凝土结构中几种常见裂缝的预防措施。
3.1 混凝土结构裂缝的预防措施
3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施 1.预防干缩裂缝产生的措施
（1）选用干缩较小的水泥品种：普通水泥的干缩要低于矿渣水泥。 （2）合理调整混凝土的配合比：采用低水灰比，低单方水泥用量和低用水量，同时还宜降低砂率，尽量采用中粗砂。
（3）适当提高混凝土的抗拉强度。在水泥用量一定的条件下，缩小水灰比可使混凝土抗拉强度增高大于混凝土干缩应力的增加，有减少裂缝的趋势。使用早强剂可提高混凝土的早期强度，但干缩也随之加大，因此，应以提高抗裂安全度为目的，综合考虑后采取措施。
（4）施工时应掌握正确的振捣方法，确保混凝土的密实，同时又要避免过振捣。加强湿水养护，确保养护质量，尽量延迟干缩的发生。
（5）采用合理的设计构造措施：合理设置伸缩缝，减轻约束作用，缩小约束范围。同时对薄壁构件的配筋采用小直径，增加布筋密度的方式，可以减少裂缝发展的趋势。
干缩变形是混凝土结构产生裂缝的重要原因。由于混凝土的本身特性，要想完全避免干缩变形及干缩裂缝是不现实的，而且普通钢筋混凝土的裂缝不一定都是质量问题，只要裂缝的宽度符合规范规定，都属正常情况。但我们仍然应该采取措施减少混凝土的干缩变形，限制裂缝的宽度。同时对于环境温度变化大的构件如屋面板和大体积混凝土更应重视干缩变形，以免温度收缩应力和干缩应力叠加过大，增大裂缝出现和发展的趋势。 2.预防塑性收缩裂缝产生的措施
预防塑性收缩裂缝主要措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀
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湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。 3.1.2 温度裂缝的预防措施
主要预防措施：
1、尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。 2、减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。 3、降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.5以下。
4、改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。 5、改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度。
6、在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
7、高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。
8、大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。
9、在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。
10、加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。 11、预留温度收缩缝。
12、减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。
13、加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
14、混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在规定的范围之内。
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