施工技术 建材发展导向２０１１年１１月 浅析混凝土结构常见裂缝原因及预防措施 廖宗鹏 （柳州Ｉ市桂海建筑工程有限责任公司） 摘 要：混凝土结构裂缝是建筑工程中常见的现象，当前已提出了多种预防混凝土开裂的方法及相应处理措施。本文对工程中常见的混凝土裂缝作了 简要分类．并针对不同类型裂缝出现的原因及其相关处理措施进行简要讨论。 关键词：混凝土结构：裂缝：产生原因；预防措施 １混凝土裂缝的形成及产生原因 １．１混凝土收缩裂缝 混凝土收缩裂缝主要由混凝土内部的收缩变形引起。混凝土内外水 分蒸发程度不同而导致变形不同：混凝土受ＮＪ＇，Ｉ部条件的影响，表面水 分损失过快，变形较大，而混凝土内部湿度变化ＥＢ较小，变形较小，较大 的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝；水 灰比过大，水泥用量过多，水泥收缩变形也较大，带动混凝土构件的内部 微开裂；混凝土浇筑后养护不到位，混凝土表面水分蒸发过快，体积急剧 收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗此种变形产生的应力从而开裂。 收缩裂缝表现为裂缝宽度较小，长度较短，呈不规则裂缝。对于混凝土 楼板的干缩裂缝，一般处于结构的表面，为不规则龟裂，裂缝宽度较细。 图１简支梁底部裂缝示意图 １．２混凝土结构受力裂缝 般混凝土构件在荷载作用下，特别是混凝土梁的下部受拉区极易 出现裂缝，因混凝土抗拉能力太弱，有局部拉伸就产生裂缝，裂缝一般是 钢筋保护层开裂（除荷载设计失误或其他外力因素导致），不会影响结构 安全，但裂缝的存在会使钢筋锈蚀，从而降低使用年限及荷载永久性。 以受均布荷载的简支梁为例，其梁底部受拉区裂缝及弯矩图见图１、 图２所示。当梁的荷载严重超载时，梁在超出荷载的作用下产生内力弯 矩，出现了垂直于梁纵轴裂缝，粱在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向 下延伸。 一图２简支梁底部弯矩图 土保护层的脱落、剥离，对工程结构的安全性及耐久性造成影响。 混凝土的碱骨料也是产生裂缝的主要原因，水泥中的碱与骨料中的 活性二氧化硅反应及碱硅酸反应，反应生成物碱硅酸盐凝胶体积膨胀从 而引发裂缝。所以对于现场搅料或商品混凝土要严格控制混凝土中氯离 子及碱含量，对于外加剂性能成分要严格控制及检测。 １＿３混凝土化学反应导致裂缝产生 混凝土中的水泥、外渗料、细骨料、粗骨料、外加剂和水会含有氯离 子及氯盐，在混凝土中易形成化学反应，如钢筋锈胀裂缝或碱骨料反应 裂缝。钢筋表面经腐蚀成铁锈后，体积可增大几倍，挤压其外侧混凝土并 使之产生垂直于径向胀压力的拉应力，拉应力超过混凝土的承载能力就 将在混凝土保护层上引发顺着钢筋方向的纵向裂缝。裂缝出现后，外面 的水气可沿着缝渗入并进一步加速腐蚀，继续发展则导致裂缝增宽、加 大，使混凝土表面的石子鼓胀爆裂；严重的钢筋锈蚀裂缝也能引起混凝 １．４温度裂缝 对于大体积混凝土在浇筑后，初凝过程中因水化热得不到及时散发 和排放，导致混凝土内部温度较高，内外温差较大，造成内部与外部热胀 冷缩的程序不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝 土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混 凝土施工中后期。 １．５其他裂缝 （１）混凝土骨料中含泥量过大，裂缝表现特征为表面出现不规则网 表１ ＳＡＴＷＥ、ＰＭＳＡＰ的主要计算结果 软件 Ｔ１ 周期 ＳＡ ｒＷＥ ２．２５０（１００％平动） ２．１２３（１００平动） ＰＭＳＡＰ ２．３８４（１００％平动） ２．０５１（１００％平动） 量、剪力墙体厚度、连梁高度等方法控制层间刚度，并提高了该部位剪力 墙配筋率等方法进行加强处理。 ４结论 （１）通过对空间结构分析和平面有限元分析计算结果的对比分析， 空间结构分析方法对结构内力分布的计算更接近实际，而平面有限元的 分析方法对框支梁的计算结果偏于保守的，过大地估计了转换梁的内 力，势必会加大构件截面和配筋。 （２）通常在高层建筑结构分析中，楼板面内刚度无限大是一个重要 假定，直接影响着层间剪力在各个墙、柱之间的分配方式。而对于楼板开 大洞以及错层的情况，采用这一假定计算结果误差较大，应采用实际情 况采用弹性楼板假定。 （３）规范对于框支结构这样层间刚度发生突变的情况，除了控制上 下层的刚度比（如不大于２），很少会采取具有针对性的措施。实际上，框 支层的存在会导致墙、柱之间内力的重新分配，因此除了对框支柱进行 加强，尚需对同一层的其它构件，比如部分剪力墙，根据其受力情况进行 加强，从而增强结构的延性。 （４）建筑功能和造型的要求，使得本工程成为复杂高层结构，但在设 计中已注意到其薄弱部位和重要环节，采取了相应的计算分析和加强措 施，使结构具有较好的抗震性，相关指标均能够满足规范要求。 １．５１ １（８０％扭转） Ｔ ，ｒ１ Ｏ．６７ １．８８２（１００％扭转） ０．７９ 层问最大位移角 ｘ向 １／１Ｏ０ｌ １／１３３４ １／１０ｌ２ １／１１８４ ｙ向 最大水平位移与层 ｘ向 １－３１（偶然偏心：１．３６） １．２１（偶然偏心：１．３８） 间平均位移之比 剪重Ｌｋ／％ ｙ向 ｘ１２８（偶然偏心：１．３９） ．１．２５（偶然偏心：１ ３８） ２．４０ ３．１１ 向 ２４０ ２．８７ ｙ向 根据结构特点，选择了两条人工波和两条自然波，对该结构进行弹 性动力时程分析。计算结果表明，每条时程曲线计算所得的结构底部剪 力均不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的６５％，多条时程曲线计 算所得的结构底部剪力的平均值均不小于振型分解反应谱法求得的底 部剪力的８０％，满足规范要求。根据楼层位移角包络曲线，结构在５层和 ２２层出现位移突变。５层为结构转换层，２２层及以上为建筑楼层高度变 化处，表明计算结果与建筑功能变化相一致，能反映工程实际受力状况。 针对这种位移突变，设计时对４～６层及２０～２３层通过调整剪力墙体数 ・７６・ 建材发展导向２０１１年１１月 状干裂缝。 Ｉ司。 施工技术 （２）混凝土的硬化干缩。裂缝表现特征为浇筑２～３月后逐渐出现及 （６）合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。 发展，在窗口及梁、柱等角处易出现裂纹，在细长梁、楼板及墙等处则出 （７）大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或冷气冷却，减小混凝 现等距离垂直裂纹。 土的内外温差。及时采取冷却及保护措旋，并及时养护。 （３）施工缝及后浇带接茬处处理不当，一般从混凝土内部交接处开 ２．５其他裂缝的预防 裂，梁、柱及墙施工缝处比较常见。施工缝的位置和处理、后浇带的位置 沉陷裂缝主要预防措施有：①对松软土、填土地基在上部结构施工 和宽度及混凝土浇筑，应严格按设计和施工技术方案的要求执行。后浇 前应进行必要的夯实和加固；②保证模板有足够的强度和刚度，支撑牢 带的混凝土浇筑应在主体结构浇筑６０ｄ后进行。 固，并使地基受力均匀；③防止混凝土在浇筑过程中地基被水浸泡；四是 （４）当结构的基础出现不均匀沉降时，就可能产生沉降裂缝。 模板拆除的时间不能太早，且注意折模的先后次序；五是在冻土上搭设 模板时要注意采取一定的预防措施。 ２常见裂缝的预防措施 ２．１收缩裂缝的预防 ２．１．１材料方面 ３混凝土裂缝的处理方法 ３．１表面处理法 包括表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹适应范围是补缝浆材难以灌 入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的缝、不伸 缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其他防水片）法适用 于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵 漏。 选用干缩量较小，早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。选用 收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用 量。严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度及和易性。 ２．１．２配合比方面 混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大。因此， 在混凝土配合比设计中尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂，控 制混凝土的强度配比。 ２．１－３后期养护方面 加强混凝土早期养护，并适当延长混凝土养护时间。冬季施工时，要 适当延长混凝土的保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。在高温和大风天 气，要设置遮阳和挡风设施，及时养护。 ２．１．４工艺方面 ３．２填充法 用修补材料填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用 低。裂缝宽度小于Ｏ．３ｒａｍ深度较浅的裂缝；裂缝中有填充物，用灌浆法处 理很难达到效果的裂缝以及小规模裂缝的简易处理，可采取开ｖ型槽， 然后作填充处理。 ３＿３灌浆法 应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送 设备（压力为０．２～０．４ＭＰａ）将补缝浆灌入混凝土裂缝隙中，达到闭塞的目 的，该法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将补缝胶注入裂 缝，十分方便，效果也很理想。 在混凝土结构中，设置合适的收缩缝。在浇筑混凝土之前，浇水将基 层和模板均匀湿透。 ２．２荷载受力裂缝的预防 （１）严格控制现浇板、梁、墙的厚度和板中钢筋保护层的厚度，尤其 是梁、板的负弯矩钢筋应设置通长的双排铁马登支撑。阳台、雨篷等悬挑 现浇板的负筋下面，应设置间距不大于３００ｒａｍ的铁马登支撑，在浇筑混 凝土时保证钢筋不产生移位。 （２）现浇板中预埋管线应避免集中布置，预埋管线较细时（应小于等 于１／４板厚），管线必须设置在板厚中心位置；管线应尽量避免立体交叉 穿越，确需交叉时，应采用线盒的方法处理，预埋管线应采用增设钢筋网 等加强措施，严禁电线管与水管交叉布置。对于现浇混凝土粱板，振捣时 严禁漏振、过振，在混凝土初凝前需进行二次振捣，在混凝土终凝前应进 行二次压抹。 （３）在养护期间，当混凝土强度小于１．２ＭＰａ时，不得进行后续施工。 当混凝土强度小于ＩＯＭＰａ（可采用同条件养护试件拉压强度确定）时，不 得在现浇板上吊运、堆放重物。混凝土强度达到设计要求后，也应避免超 荷载集中堆放重物，吊运、堆放重物时应减轻对现浇板的冲击影响 （４）承重架、模板的选用和拆除必须经过计算，除满足强度要求外， 还必须有足够的刚度和稳定性。施工现场至少应配备两套模板轮浇使 用，竖向支撑应上下对齐。粱、板底模及其支架拆除时的混凝土强度应符 合设计要求，当设计无要求时，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规 范》（ＧＢ５０２０４—２００２）的要求。 ３．４结构补强法 因超荷载产生的裂缝，裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降 低，火灾造成的裂缝等，影响结构强度的可采用结构补强法。结构补强法 包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。混凝土裂缝处理效果的检查 包括：修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。 ４结语 以上对混凝土的裂缝原因及预防措施进行了理论和实践上的初步 探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但 对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效 果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分 析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。 参考文献 ［１］ＧＢ５０３００—２００１［￥１建筑工程施工质量验收统一标准．北京：中国建筑工业出版社 ２００２． ［２］陆根良．建筑裂缝治理指南［Ｍ】．上海：上海科学技术文献出版社，２００４． ［３］姚激．混凝土结构温度裂缝分析与计算机仿真模拟【ＪＪ．昆明理工大学，２００２． ２＿３化学反应裂缝的预防 （１）严格控制混凝土中的氯盐含量及碱含量，在冬季施工时混凝土 中掺加氯化物应严格控制在允许范围内。降低水灰比，加强振捣，以降低 渗透率，阻止电腐蚀作用。 （２）采用含铝酸三钙少的水泥或掺加火山灰掺料，以减弱硫酸盐或 镁盐对水泥的作用，避免采用含硫酸盐或镁盐的水拌制混凝土。 （３）加强水泥的检测，防止使用含游离氧化钙多的水泥配置混凝土。 ２．４温度裂缝的预防 （１）尽量选用低热或中热水泥，如矿碴水泥，粉煤灰水泥等。 （２）减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在４５０ｋ￣ｍ 以下。 （３）降低水灰比，一般混凝土的水灰比应控制在０．６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）在混凝土中掺加一定量具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂， 以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 ・７７・
