现浇混凝土板裂缝的产生原因及预防控制

现浇混凝土板裂缝的产生原因及预防控制

唐治波

摘要：根据长期的建筑工程管理经验，分析了目前工程施工中，对混凝土板裂缝的原因进行分析，并有针对性地提出了预防措施。

关键词：现浇混凝土板 裂缝的产生原因 预防措施

混凝土在工程建设施工中占有重要地位，重要的结构构件是由混凝土梁板构成的。混凝土构件产生的裂缝较为普遍，在房建工程中混凝土裂缝几乎无处不在，尽管在施工中采取了各种措施，但混凝土裂缝仍然时有出现。究其原因，是对混凝土裂缝产生的原因不清楚或不重视和预防控制措施不到位造成的，特别注意应避免产生贯穿裂缝，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。在施工中混凝土出现的裂缝，特别是板的裂缝严重影响混凝土结构的整体性和耐久性，造成结构寿命缩短，影响使用年限。现就施工中混凝土裂缝的成因和预防措施做如下分析。

一、 混凝土裂缝产生的原因

混凝土产生裂缝有多种的原因，一是混凝土的本身的性能，混凝土施工环境温度和湿度的变化，混凝土的脆生和不均匀性，原材料不合格（如碱骨料反应）。二是施工工艺，模板变形，支撑刚度不够，基础不均匀沉降等。在此仅讨论由混凝土本身的性能产生裂缝的原因及预防控制。

混凝土的本身的性能，混凝土施工环境温度和湿度的变化引起混凝土裂缝，混凝土硬化期间水泥放出大量水泥热，内部温度不断上升，表面温度低在混凝土表面引起拉应力，后期在混凝土降温过程中，由子受到模板或支撑在混凝土上的约束，会在混凝土内部产生拉应力。施工环境气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗力能力时，即会引起混凝土裂缝。

混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强的1/10左右，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，抗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土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。在施工中混凝土由最高温度冷却到正常时期的稳定温度，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施工极为重要。

混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护不到位、时干时湿，而表面干缩变形受到内部混凝土的约束，往往也产生混凝土表面的裂缝。

混凝土施工环境温度和湿度的变化造成混凝土裂缝的发展过程可分为三个阶段：

（1）早期：自混凝土浇筑开始至混凝土放热基本结束，这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

二、温度的控制和防止裂缝的措施

1、为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下：

（1）采用改善骨料级配，使用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时用水将骨料冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度变化；

( 5 ) 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在温差过大时采取保温措施。

改善约束条件避免混凝土的脆性和不均匀性而产生裂缝的措施是：

（1）合理地分缝分块，减少拉应力集中产生。不许留缝的地方可采用后浇带的方法，待混凝土整体收缩稳定后，再补浇后浇带。

（2）避免混凝土基础一次浇筑过大、混凝土一次浇筑过长，可预先按规范设计要求分格或分仓浇筑。

（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度应力冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如草帘子、草袋子等、对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要的。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、为保证混凝土工程质量，防止混凝土开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

（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。

（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）减水剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少收缩变形。

(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。减水剂可有效的提高混凝土抗拉强度，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。外加剂一般都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

3、混凝土的早期养护，可以控制混凝表面裂缝的产生

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，温差过大温度骤降也容易形成裂缝。因此混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

混凝土的早期养护，适宜的温、湿条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。主要目的在于保持适宜的温、湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

以上对施工中混凝土与裂缝之间的关系进行初步探讨，具体的预防和改善措施在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠多观察、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，达到房屋建筑中现浇混凝土满足质量要求。