混凝土裂纹成因分析

混凝土裂纹成因分析

刘海丰

刘海丰(省建设技术发展中心)

摘要：混凝土在现代建设中广泛应，除其有较好的优点外，也存在着一些对工程不利的弊端。混凝土裂缝就是其中较普遍的不利因素，几乎无所不在，下面就混凝土结构裂纹产生的原因进行简要剖析。

关键词：混凝土裂纹成因

1由荷载引起的裂缝

钢筋混凝土结构在常规静、动荷载及次应力作用下产生的裂缝称为荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝及次应力作用下产生的裂缝。由其自重或在外力作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入，从而在某些部位引起较大的次应力导致结构开裂。

2砼收缩引起的裂缝

混凝土在终凝前是由气相、固相、液相三相组成的假固体，其中尚有未水化的水泥颗粒，还需吸收周围水分，液、固相间的胶凝体，因水分散失，体积会缩水，引起收缩裂缝。混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩两种。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后约4-5h，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现沁水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时砼尚未硬化，称为塑性收缩。而其中水量的多少与混凝土流态有很大关系，且仅发生在混凝土浇筑初期。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便会形成沿钢筋方向的裂缝。缩水收缩（也称干缩）混凝土硬结后，随着表面层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表面水分损失快，内部水分损失慢，因此产生表面收缩大，内部收缩小，表面收缩变形受到内部砼的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面拉应力超过其抗拉极限强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配有钢筋，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

3温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝，引起温度裂缝的主要因素有：①水化热。混凝土浇筑之后由于水泥水化放热集中，致使内部温度很高，而由于体积大散热缓慢，施工中采取的其它散热技术措施又不得当，内外温差太大，致使表面出现裂缝。②蒸气养护或冬季施工时措施不得当。采用蒸气养护或在冬季施工时所采取的技术措施不得当，升温降温速度过快，使混凝土骤冷骤热，结构内外温度不均，而出现裂缝。③施工时环境温度过高。高温下的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降，由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩而产生裂缝。④新旧混凝土接缝。新旧混凝土接缝处，沿接缝面中部易形成垂直方向开裂。新混凝土由于硬化时的水化热与已经硬化并冷却的旧混凝土之间有温差，另外由于旧混凝土龄期较长，收缩大部分已经完成，而新浇筑混凝土的收缩又受到旧混凝土的约束而产生裂缝，在浇筑混凝土时，其厚度较小面积较大部位尤为明显。

4基础不均匀沉降引起的裂缝

由于基础坚向不均匀沉降或水平方向位移，使结构物中产生附加应力，超过结构物的抵抗能力，导致整个结构开裂。①地基不均匀沉降。地基地质差别较大，由上部荷载对地基土产生较大压力时，地基土由于压缩性能不同引起沉降不均。②结构荷载差异太大。在地质情况较均匀的情况下，各部分基础荷载差异太大时，也可能引起不均匀沉降。③新旧建筑之间引起的不均匀沉降。在原有建筑与新建建建筑连接时，或在旧有建筑加固或改造工程中，新建筑形成较大沉降。④地基冻胀，基础在冻层以上时，在低于零度的条件下，含水率较高的地基土因冰冻膨胀，一旦气温回升，冻土融化，地基出现下沉。

5砼中钢筋锈蚀引起的裂缝

由于砼的碳化作用，使钢筋发生锈蚀，或由于氯化物浸入，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋发生锈蚀，其锈蚀物体积比原来体积增长约几倍，从而对周围砼产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥落，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。另外由于锈蚀，使钢筋有效断面积减小，结构承载力下降，将会诱发其它形式的裂缝。

6寒冷地区由冻胀引起的裂缝

大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀，因面混凝土产生膨胀应力，同时混凝土胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土强度降低，并导致裂缝出现，温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多，吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，水灰比偏大，振捣不密实，养护不良，使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土产生浇灌胀裂缝。

7砼原材料质量引起的裂缝

混凝土原材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。使用不合格水泥出现早期不规则的裂缝；砂石含泥量过大，使砼干燥时产生不规则的网状裂缝；在潮湿的地方，骨料中含有酸性硅化物质与水泥中的碱性物质发生水硅反应生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，构件就会产生爆裂状裂缝；拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时引起钢筋锈蚀，从而产生裂缝。

8施工工艺引起的裂缝

在结构施工过程中，由于施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。①施工中，钢筋位置发生变化，导致构件的受压区有效高度减小，降低结构护弯承载能力，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝；②混凝土振捣不密实，出现蜂窝，麻面或空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点；③混凝土搅拌，运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；④混凝土初期养护不好，致使其表面急剧干燥，使得混凝土与大气接触而出现不规则的收缩裂缝；⑤增加水和水泥用量，或水灰比较大，导致砼凝结硬化时收缩量增加，砼表面出现不规则裂缝；⑥混凝土分层或分段浇筑时，接头位置处理不好，在新旧混凝土的施工缝之间出现裂缝；⑦混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象；⑧基础发生沉降，或支架刚度不够，或未按要求进行荷载预压或预压荷载不足，浇筑混凝土后，支架发生不均匀下沉，导致砼出现裂缝。⑨使用外加剂过度提高混凝土早期强度，致使水泥水化热集中在早期的很短时间内，产生温度裂缝；⑩预应力砼施工过程中，以提高混凝土强度等级来弥补设计要求的张拉或放张控制强度，使得砼在龄期很短的情况下承受较大的荷载；11由于混凝土坍落度过大，表面出现水泥浮浆而产生龟裂。

通过以上对混凝土制品裂缝成因的分析，使我们在混凝土施工中有针对性地制定防止出现裂缝的具体措施，保证工程质量。