混凝土裂缝的形成原因及预防论文 2_混凝土裂缝成因论文

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混凝土裂缝的形成原因及预防

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混凝土裂缝的形成原因及预防

摘要

随着建设规模的不断扩大及人们对建筑工程质量重要性认识的提高，混凝土以其技术、经济上的优越性，尤其是稳定、可靠、优良的质量深受建设单位的青睐，得到了广泛的发展，所以混凝土在现代工程建设中占有重要地位。然而混凝土裂缝问题随处可见，已经成为了一个普遍存在而又难于解决的建筑工程实际问题。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，但是科学的要求是将其有害程度控制在允许的范围内。因此本文通过研究混凝土裂缝，找出混凝土产生裂缝的主要原因，并且分析影响混凝土产生裂缝的主要原因,得出了混凝土裂缝问题要以预防为主的观点。现就本人所学的理论知识结合本人的实践经验浅谈施工中常见的混凝土裂缝种类,并提出了具有针对性的预防方法。使施工人员为今后工程实践起到简单的导引作用。

关键词：混凝土；裂缝；原因；分析；预防

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目录

第一章 前言................................................................1 第二章 混凝土裂缝的基本概念................................................2 2.1产生混凝土裂缝基本原理...............................................2 2.1.1微观裂缝定义....................................................2 2.1.2宏观裂缝定义....................................................2 2.2混凝土裂缝的限制标准.................................................2 第三章 混凝土裂缝产生的原因................................................4 3.1混凝土裂缝成因.......................................................4 3.1.1材料质量引起的裂缝..............................................4 3.1.2荷载引起的裂缝..................................................4 3.1.3温度变化引起的裂缝..............................................4 3.1.4湿度变形引起的裂缝..............................................5 3.1.5基础变形引起的裂缝..............................................5 3.1.6冻胀引起的裂缝..................................................5 3.1.7施工工艺引起的裂缝..............................................5 第四章 常见混凝土裂缝的种类及预防措施......................................7 4.1混凝土干缩裂缝.......................................................7 4.1.1产生混凝土干缩裂缝的重要原因....................................7 4.1.2预防干缩裂缝产生的措施..........................................8 4.2混凝土塑性收缩裂缝...................................................8 4.2.1产生混凝土塑性收缩裂缝原因......................................8

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4.2.2预防塑性收缩裂缝产生的措施......................................9 4.3混凝土深陷裂缝........................................................9 4.3.1产生混凝土深陷裂缝的原因........................................9 4.3.2预防产生深陷裂缝的措施..........................................9 4.4混凝土温度裂缝......................................................10 4.4.1产生混凝土温度裂缝的原因.......................................10 4.4.2预防温度裂缝的措施.............................................11 4.5化学反应引起的裂缝..................................................12 4.5.1产生混凝土碱骨料反应引起的裂缝原因.............................12 4.5.2预防碱骨料反应引起的裂缝的措施.................................12 4.5.3产生混凝土钢筋锈蚀引起的裂缝原因...............................12 4.5.4预防钢筋锈蚀引起的裂缝的措施...................................13 结束语.....................................................................14 参考文献...................................................................15 致谢.......................................................................16

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第一章 前言

随着我国科技水平的高速发展,混凝土已经普遍用于工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中，混凝土是城市建设中广泛使用的建筑材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土质量问题一直困扰着施工人员,其中尤为突出混凝土裂缝问题反映强烈，引起工程界及社会各界的广泛关注。混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，是现代建筑主体不可缺少的重要组成部分。由于混凝土自身所具有的特点，施工环境与施工温度等条件约束，会使混凝土极易产生裂缝。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、使用寿命，严重者将会威胁到人的生命财产安全。作为一个建筑工作者，在当前施工中如何克服混凝土裂缝是一件非常重要的事，裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，也有环境方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。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。所以本文通过分析了混凝土裂缝形成的原因，并且针对常见混凝土裂缝，如混凝土干缩裂缝、混凝土塑性收缩裂缝、混凝土深陷裂缝、混凝土温度裂缝、化学反应引起的裂缝，预防措施提出自己的一些看法，为今后工程实践起到简单的导引作用。

第二章 混凝土裂缝的基本概念

2.1产生混凝土裂缝基本原理

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匀物质。正是由于混凝土显现出一些非均质的特性，所以硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴，然而微孔隙与气穴相互贯穿才使混凝土出现裂缝。混凝土裂缝分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微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。2.1.1微观裂缝定义

主要是混凝土中非均匀物质和水泥与水发生水化反应过程中各组成部分之间发生的变形不均产生的。微观裂缝在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害，用实体显微镜观察、X射线或超声波探测仪等物理检验手段都可鉴定出这种裂缝，另外一种最直接的方法就是用渗水观察，一定压力的水可以从混凝土内部的裂缝中渗透出来。2.1.2宏观裂缝定义

是指宽度在0.05mm以上，用肉眼可以直接看到的裂缝。宏观裂缝一般在设计允许条件下，宽度小于0.1mm的裂缝可以被认为是无害的，但是这里必须有个前提，即裂缝不再扩展。

2.2混凝土裂缝的限制标准

“按混凝土裂缝的限制标准，混凝土裂缝可分为无害裂缝和有害裂缝［1］”。

无害裂缝的基本概念：①裂缝的出现对结构耐久性、安全性、稳定性无影

响。②裂缝无渗漏水，且不贯通③裂缝宽度小于0.2mm，且不渗漏水。④裂缝可自愈。

有害裂缝的基本概念：①混凝土结构产生的裂缝对耐久性受到影响。②裂缝有渗漏水。③裂缝贯穿结构层。④混凝土结构的冷缝明显且有渗漏水。⑤裂缝的深度与构造钢筋相连，形成钢筋串水⑥裂缝的宽度大于0.2mm，且不能自愈。⑦裂缝密度显网状。⑧裂缝对结构安全性、稳定性有危害程度。

第三章 混凝土裂缝产生的原因

通过上章对混凝土裂缝的描述，我们可以分析出混凝土裂缝绝大多数发生在施工阶段，其原因复杂多变，可分为微观裂缝和宏观裂缝。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入手，结合本人所学与实际经验产生混凝土裂缝的原因大致可划分如下几种：

3.1混凝土裂缝成因

3.1.1材料质量引起的裂缝

“混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成［2］”。配置混凝土所采用材料质量不合格，可导致结构出现裂缝。比如：水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标；水泥强度不足，水泥受潮或过期；水泥含碱量较高同时又使用含有碱活性的骨料；砂石粒径太小、级配不良、空隙率大；砂石中云母、泥沙、有机质和轻物质的含量较高；拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高。3.1.2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、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。而最常见的是钢筋砼梁、板受弯构件，在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。3.1.3温度变化引起的裂缝

“混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，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［3］”。譬如，桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布，由于受到自身约束作

用，导致局部拉应力较大，出现裂缝；大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

3.1.4湿度变形引起的裂缝

“混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩［4］”。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。混凝土的收缩值一般为0.2～0.4‰，其发展规律是早期快、后期缓慢。3.1.5基础变形引起的裂缝

由于地质勘察精度不够试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大、基础分期建造、地基冻胀、基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质段、原有地基条件变化等原因，使基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。3.1.6冻胀引起的裂缝

“大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现［5］”。3.1.7施工工艺引起的裂缝

施工工艺涉及的面很广，一般常见的有：混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣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；模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、过早拆模等都可能造成混凝土开裂；混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切；混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；施工质量控制差，任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，造成混凝土强

度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，也可导致结构开裂。

第四章 常见混凝土裂缝的种类及预防措施

通过上两章对混凝土裂缝原因的描述与分析，可得出在工程建设中混凝土裂缝问题是不可避免的，但可采取有效的预防措施，使其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，从而可以确保工程质量。但要如何对工程建设中一些常见的混凝土裂缝问题进行有效的控制呢？只有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。以下是结合本人所学与工作实践，对工程中一些常见的混凝土裂缝现象进行了一些初步分析与探讨，提出了一些具有针对性的预防措施，具有一定的实用性和可操作性，对类似的工程问题有指导意义。

4.1混凝土干缩裂缝

4.1.1产生混凝土干缩裂缝的重要原因

“产生混凝土干缩裂缝的重要原因是水分的蒸发，这种蒸发干燥过程总是由表及里逐步发展的，因而湿度总是不均匀的，干缩变形也是不均匀的［6］”。混凝土干缩机理比较复杂，最主要的原因是混凝土内部空隙水蒸发变化时引起的毛细管引力，水泥水化生成的大量微细孔隙，在干燥条件下，胶体中自由水逐渐蒸发产生毛细管引力，胶体孔隙受到压缩，胶体的体积随着水分的蒸发减少而不断收缩，从而引起混凝土体积收缩。胶体的数量及其特性随着水泥的化学成分、细度、水灰比、龄期而不同。一般来说，单位用水量和水泥用量比较多的混凝土胶体数量多，而混凝土的干缩变形也比较大。混凝土的干缩裂缝取决于干缩、徐变、弹性性质和抗拉强度等方面的综合作用，当存在以下有三个基本条件：①混凝土发生干缩变形，②处于约束状态，③干缩应力达到混凝土抗拉强度。此时混凝土会出现干缩裂缝的主要原因。

影响干缩的主要因素

由此可以看出影响混凝土干缩变形的主要因素为水泥品种、混凝土的配

合比和养护条件。4.1.2预防干缩裂缝产生的措施

①选用干缩较小的水泥品种：普通水泥的干缩要低于矿渣水泥；

②合理调整混凝土的配合比：采用低水灰比，低单方水泥和低用水量，同时还宜降低砂率，尽量采用粗砂；

③适当提高混凝土的抗拉强度。在水泥用量一定的条件下，缩小水灰比可使混凝土抗拉强度增高大于混凝土干缩应力的增加，有减少裂缝的趋势。使用早强剂可提高混凝土的早期强度，但干缩也随之加大，因此，应以提高抗裂安全为目的，综合考虑后采取措施。

④施工时应掌握正确的振捣方法，确保混凝土的密实，同时以要避免过振捣。加强湿水养护，确保养护质量，尽量延迟干缩的发生。

⑤采用合理的设计构造措施：合理设置伸缩缝，减轻约束作用，缩小约束范围。同时薄壁构件的配筋采用小直径，增加布筋密度的方式，可减少裂缝发展的趋势。

4.2混凝土塑性收缩裂缝

4.2.1产生混凝土塑性收缩裂缝原因

“塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩［7］”。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20-30cm，较长的裂缝可达2-3m，宽1-5mm.其产生的主要原因为：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。

影响塑性收缩开裂的主要因素

“由于此可以看出影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度［8］”。4.2.2预防塑性收缩裂缝产生的措施

①是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。

②是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。

③是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。

④是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。

⑤是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。4.3混凝土深陷裂缝

4.3.1产生混凝土深陷裂缝的原因

深陷裂缝的形成是由于结构地基强度出现问题而引起不均匀沉降，或者在混凝土硬化过程中出现模板刚度不足、支撑底部松动等，使混凝土结构产生深陷裂缝。另外，过早拆模或者承受荷载，也容易引起构件的力学变形，导致板面裂缝出现。“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［9］”。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。影响深陷裂缝的主要因素

由此可以看出影响深陷裂缝的主要因素有结构、构件下面的地基处理基及模板的使用。

4.3.2预防产生深陷裂缝的措施

①要确保地基处理质量，原地基要达到设计要求的承载能力，回填土地基

夯实达到设计要求的压实系数。

②是严格基坑或地基周围的防护措施，防止水的漫漶或浸入而导致地基松动。

③是模板有足够的强度和刚度，加强牢固支撑，且使地基受力均匀。

④是在混凝土生长到足够的强度后再拆除模板，注意拆模的合理作业顺序。

4.4混凝土温度裂缝

4.4.1产生混凝土温度裂缝的原因

“表面温度裂缝，多由于温度较大［10］”。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面胺到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。深进的和贯穿的浊裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度很高，加上水泥水化热的混凝土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，由于与刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台

座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件，混凝土降温制度控制不严，降温过速，或养生窑坑急剧揭盖，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎模的约束，常导致构件表面或肋部出现裂缝。

影响混凝土温度裂缝的主要因素

由此可以看出影响混凝土温度裂缝的主要因素有①内约束裂缝：由于混凝土内外温差过大引起的。②外约束裂缝：由于平均降温过大引起的。4.4.2预防温度裂缝的措施

①尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

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提高水泥浆与骨料的粘结力,挺高混凝土抗裂性能。

⑤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混凝土抗拉强度,大幅度提高混凝土的抗裂性能。

⑥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。

⑦混凝土的浇筑:大体混凝土浇筑主要有三种方式:其一,分层平行推进;其二,分层斜面推进;其三,分层交错推进方式。需要根据混凝土浇筑量、构件形式、混凝土浇筑方式等进行确认。分层浇筑可以增大散热面积,保证施工质量。

⑧混凝土的振捣:实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实,对提高混凝土的抗拉能力很有力。

⑨加强混凝土的养护和温度监测。

⑩混凝土养护是保证混凝土质量一道十分重要工序,必须认真切实做好。本工程采用自然养护,即在混凝土表面盖薄膜或草、麻袋,保证混凝土表面充分潮湿。大体积混凝土养护过程中,应对混凝土浇筑块体的内表温度、顶面及底面温度,室外气温进行监测。根据监测结果对养护措施做出相应的调整,确保温控指标的要求。施工中,常用混凝土温度测定仪实行24h监控,监控期一般为15d,测温时应做好记录。

4.5化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是混凝土中最常见的化学反应而引起的裂缝。

4.5.1产生混凝土碱骨料反应引起的裂缝原因

碱骨料反应裂缝发生的原因是：混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。4.5.2预防碱骨料反应引起的裂缝的措施

①选用碱活性小的砂石骨料。

②选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。

③选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。4.5.3产生混凝土钢筋锈蚀引起的裂缝原因

钢筋锈蚀引起的裂缝发生的原因是：由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢

筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。4.5.4预防钢筋锈蚀引起的裂缝的措施

①保证钢筋保护层的厚度。

②混凝土级配要良好。

③混凝土浇注要振捣密实。

④钢筋表层涂刷防腐涂料。

3结束语

本文通过介绍混凝土裂缝的基本概念，找到了主要影响产生混凝土裂缝的基本因素。我根据产生混凝土裂缝的基本因素进行分析，对混凝土裂缝做了种类划分即干缩裂缝、塑性收缩裂缝、深陷裂缝、温度裂缝、化学反应引起的裂缝，并对其成因进行分析，提出了相应的预防措施。得到了裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性。在混凝土工程施工中，混凝土材料、荷载、温度、湿度、基础、施工工艺，是产生裂缝的常见原因，在施工过程中，如果能针对工程特点和施工环境，分析可能产生裂缝的不利条件，区别对待，采用合理的方法进行预防，对于保证工程质量将起到积极的作用。

综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今社会我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地决。

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大众﹙科学教育﹚, 2011年;第03期，第178页.致谢

论文基本完成了，借此机会感谢老师在我写论文期间给我全面细致的辅导,从开始写开题报告给予我的建议，再到写论文时给我的格式资料与论文指导和指出我参考文献格式的错误，给予我很大的帮助。谢谢老师给予我的辅导，我在这里说一声“老师，你辛苦了”。