浅谈混凝土裂缝的原因、预防与处理.doc

浅谈混凝土裂缝的原因、预防与处理.doc

《浅谈混凝土裂缝的原因、预防与处理.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈混凝土裂缝的原因、预防与处理.doc（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

混凝土裂缝的原因、预防与处理

摘要：

近几年的城市建设飞速发展，尤其是房屋建筑。

在建筑业繁荣的背景下，建筑主管部门受到的投诉也多了起来，特别是住房混凝土的裂缝是最普遍的问题之一。

钢筋混凝土的裂缝、混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。

病情绝大多数发生于设计及施工阶段，其原因复杂多变，一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。

微观裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。

宽度一般在0.05mm以下，这种砼本身固有的微观裂缝，荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。

宏观裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的，但是这里必须有个前提，即裂缝不再扩展，为最终宽度。

钢筋混凝土裂缝的控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，特别是随着泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文是在大量建设实践和现场实验研究基础上，概述了变形作用引起裂缝的原因，约束变形特征，抗与放的设计准则以及最大裂缝宽度限值及预防进行了阐述。

第一章 前言

混凝土是由水泥为主的胶结材浆体将散落的砂石混合粘结在一起,是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。

从开始浇注、振捣就会出现骨料下沉、浆体上浮现象,而浆体受骨料约束,在混凝土内部和表面会出现大量微细裂缝。

以后随养护条件、环境条件和荷载情况的变化会出现多种多样的裂缝。

有些裂缝在环境、荷载条件变化时可以愈合,有些裂缝则随环境、荷载条件的变化而发展;有些肉眼可见的裂缝并不影响结构物的安全,为无害裂缝,有些则影响结构物的安全为有害裂缝

在钢筋混凝土结构中，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。

由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。

早在1932年，前苏联的教授在钢筋混凝土强度理论就指出,如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（钢筋应力只有40～60MPa），裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。

此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。

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引起，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。

由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，统称“变形作用引起的裂缝”。

第一节 钢筋混凝土常见裂缝原因分析

1.1混凝土裂缝的分类

混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。

病情绝大多数发生于施工阶段，其原因复杂多变，一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类：

微观裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。

宽度一般在0.05mm以下，这种砼本身固有的微观裂缝，荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。

宏观裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的，但是这里必须有个前提，即裂缝不再扩展，为最终宽度。

1.2混凝土裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。

正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

一、使用原因（外界因素）

构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝；使用荷载超负；野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

二、施工工艺原因

施工工艺涉及的面很广，一般常涉及到的有，一是水分蒸发、水泥结块的混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因之一。

二是混凝土－种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。

因此混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

三、荷载与外荷载的原因

由各类变形荷载，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，由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝。

下面逐一进行分析：

1.温度裂缝：

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。

温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。

2.干燥收缩裂缝：

混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，即干缩；干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同及胶质体的胶凝等作用而导致变形不同所产生的结果。

3.塑性收缩裂缝：

指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。

一般在干热或大风天气出现，主要原因是混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。

4.化学反应裂缝：

主要是指碱—集料反应产生的裂缝，混凝土内水泥中的碱性氧化物（Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ）含量较高时，与集料中所含的活性ＳｉＯ产生化学反应，并在集料表面生成一层复杂的碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸收周围环境中的水后体积膨胀３倍以上，造成混凝土酥松、膨胀开裂。

这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救。

5.沉陷裂缝：

即地基不均匀沉降（膨胀）变形产生的裂缝，是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

6.外荷载引起的裂缝：

结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。

例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。

四、建设阶段产生裂缝的原因

1.设计原因：

如截面不够、梁的跨度过大、高度偏小，或结构中的受力钢筋截面偏小或板太薄、配筋位置不当、节点不合理、结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中，产生的构件裂缝；设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝（偏心、应力过大等）；构造处理不当，现浇主粱在搁次梁处如没有设附加箍筋，或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素导致混凝土开裂，设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝（如墙板、楼板）；设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形，采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

2.材料原因：

粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大；集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生；骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大；水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大；混凝土设计强度等级越高，脆性越大，越易开裂。

3.混凝土配合比设计原因：

　混凝土强度等级日趋提高。

建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。

习惯上认为：

“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。

有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。

当前广泛采用泵送混凝土，对混凝土坍落度、和易性要求高，水灰比和水泥用量增大，水化热相应增大，混凝土收缩加剧；设计中水泥等级或品种选用不当；配合比中水灰比（水胶比）过大；单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大；配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值；配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

4.施工及现场养护原因：

模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等造成混凝土开裂；施工过程中，钢筋表面污染、混凝土保证层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位引起裂缝，施工控制不严，超载堆荷，导致出现裂缝；现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生；高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大；对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。

5.养护方法不当。

目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。

6.外加剂的负效应。

外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料（至少一年），有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性

五、使用阶段产生裂缝的原因（外界因素与徐变）：

构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝；使用荷载超负。

野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

混凝土徐变也会造成开裂或裂缝发展。

据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变，可以使构件变形增大２～３倍，预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

六、房建工程不同部位产生裂缝原因

1.基础底板等大体积混凝土裂缝：

裂缝产生的主要原因是温度和干缩变形，这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。

2.墙体混凝土裂缝：

墙体裂缝，尤其地下室外墙混凝土裂缝主要是干缩裂缝。

混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝。

3.地面混凝土裂缝：

不均匀沉降（地面的沉降往往与主体结构中柱、墙等的沉降不一致，从而在它们的结合部位产生较大的裂缝）、温度及收缩变形。

4.现浇钢筋混凝土楼板裂缝：

除板负筋位置不当等设计原因，混凝土水灰比、坍落度过大、模板和支撑刚度不足、养护不当等施工原因外，当前楼板裂缝最主要的原因是养护时间严重不足，上荷过早。

因为在主体结构施工过程中，普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。

5.屋面细石混凝土刚性防水层裂缝：

除养护不好外，最主要原因是未设分格缝或分格缝设置不合理，以及混凝土内钢筋网片在分格缝处未断开，混凝土与基层间未设置可靠的隔离层。

第二章　结构约束应力不断增大

结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。

第一节 忽略结构约束

国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。

结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。

混凝土抗拉性能不足这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足（抗拉强度和极限拉伸）引起的，这方面的材料级配研究很少综合上述，国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量（均质性）有很大的提高，对供应方式有重要的改进，但是对混凝土的裂缝控制的难度大大增加了，因此，这类问题不是我国特有的技术问题，是国际上钢筋混凝土的共性难题。

大体积混凝土的定义：

过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般