浅析混凝土裂缝的预防及处理措施

　　摘要：混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁及道路工程中裂缝几乎无所不在，防不胜防。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题使混凝土呈现出一些非均质的特性，当混凝土受到荷载、温差等作用之后，原本微小的裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。
　　关键词：混凝土，裂缝，预防，处理
　　
　　一、前言
　　混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。而混凝土裂缝的存在和发展通常会使其内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观和使用寿命，严重者还会威胁到人们的生命和财产安全。众所周知，很多工程事故都是由于裂缝的不稳定发展所致。所以，我们在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。
　　混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、湿度变化、混凝土的脆性和不均匀性、以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。
　　
　　二、凝土工程中常见裂缝及预防
　　虽然混凝土产生裂缝的原因很多，现就温度变化和基础不均匀沉降两方面做一点探讨：
　　1. 温度裂缝及预防
　　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。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。混凝土硬化期间水泥会放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担，一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
　　主要预防措施：要防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个大的方面着手。1.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。2.避免基础过大起伏。3.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。4.尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。5.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一定的范围之内。6.拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。7.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。8.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同时可以减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。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.预留温度收缩缝。11.加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。12.降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
　　2.沉陷裂缝及预防
　　沉陷裂缝的产生多是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土没有夯实或浸水而造成的，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导致，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。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
　　主要预防措施：1.对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。2.防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。3.保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。4.模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。5.在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
　　为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，及时加强混凝土的养护也是减少开裂的措施之一。
　　实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
　　混凝土浇筑后，要及时用湿润的草帘、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。
　　同时要防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。要防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。还要注意防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。
　　目前学术界提出一种对于预防和改善混凝土裂缝的比较统一的理论，同时在实践中的应用效果也是比较好的，那就是正确使用外加剂来减少裂缝的产生，例如使用减水防裂剂，在实践中总结出其主要作用为：
　　（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
　　（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。
　　（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
　　（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。
　　（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。
　　（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
　　（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
　　（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
　　（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
　　大家知道，许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。
　　
　　三、结论
　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此我们要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，以上对混凝土的施工温度及沉陷与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨，具体实践中还要靠我们多观察、多比较，多方面了解应用各种预防处理措施，相信混凝土的裂缝是完全可以避免的。