工程技术 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ— ａＺＵｎｄ—Ｉ ＵＰ Ｉｒｏｄ￣ｕＵｃ．ｔＬｓ瞄囵 ■嵋 喝 — ‘硼 ■匮一 团 混凝土常见裂缝原因分析及控制方法 梁文豪 （珠海市恒源电力建设有限公司，广东珠海５１９１００） 摘要：混凝土裂缝是极为普遍现象，本文就混凝土常见裂缝的主要原因进行分析，提出了合理的预防和处理措施。 关键词：混凝土；变形裂缝；原因分析；控制措施 在实际工程中，混凝土结构的裂缝经常 可见，裂缝的存在影响了结构的美观和正常 使用：削弱了结构的刚度和整体性，导致工程 事故的发生。在此，着重对引发混凝土裂缝的 原因进行归纳，并提出相应的预防和处理措 约束应力，出现约束应力裂缝的结构设计经 选择合理的施工工艺，严格按设计混凝 常忽略结构约束性质，不善利用“抗与放”的 土强度等级及设计合造要求施工，正确选择 控制水 设计原则，出现约束应力裂缝结构设计中忽 施工用水泥、粗细骨料粒径及含泥量。略构造钢筋的重要性，因而经常出现构造性 泥用量及水灰比。重视混凝土振捣，掌握好拆 裂缝。 模时间。选用影响收缩和水化热较小的外加 施。 １引起裂缝的原因分析 １．１由第一类外荷载（静荷载、动荷载、 其他荷载）引起的裂缝 该类裂缝由两种情况形成：一是混凝结 构未达设计强度而承受荷载引起裂缝；二是 混凝土结构已达设计强度而承受冲击，地震 或超设计荷载引起裂缝。它是按常规计算的 主要应力引起的荷载裂缝，以及由结构次应 力引起的荷载次应力裂缝，二者通称为结构 性裂缝。受力裂缝从外荷载的作用、结构内力 的形成，直至裂缝的出现与扩展似乎都在同 一时间瞬时发生，并一次完成。 １．２由第二类荷载（变形荷载）引起的裂 缝，包括温度、湿度、收缩和膨胀、不均匀沉降 等因素引起的裂缝，也称非结构性裂缝。从环 境的变化，变形的产生到约束应力的形成，裂 缝的出现与扩展等都不是在同时间瞬时完 成。它有个应力积累和传递的过程。近年来混 凝上程大量裂缝的出现，并非与荷载作用有 直接关系。据国内外调查资料表明，混凝土工 程结构产生属于变形变化（温湿度、收缩与膨 胀、不均匀沉降）引起的裂缝约占８０％；属于 外荷载引起的裂缝仅占２０％；由此可见，第一 大类原因引起的裂缝除不可抗拒因素外，我 们通过设计计算以及注意正常使用能够控制 裂缝的产生；而第二大类原因引起的裂缝十 分复杂，我们必须加以重视。 ２混凝土变形裂缝的原因分析 ２．１选用材料 矿渣水泥比普通水泥收缩大，粉煤灰水 泥、矾土水泥及快硬水泥收缩较大，矿渣水泥 比普通水泥水化热低，水泥活性越高、颗粒越 细、表面积越大收缩越大，砂岩做骨料收缩幅 度增加，粗骨料含泥量越大收缩越大，骨料粒 径越细、砂率越高收缩越大，水灰比越大收缩 越大，配筋率越大收缩越小。但配筋过大则会 增加混凝土拉应力，外加剂及掺合料种类繁 多，只有强度指标，缺乏对水化热及收缩变 形影响的长期实验资料，有些试验资料并不 严格，有许多外加剂严重地增加收缩变形，有 的甚至降低耐久性。因此选用材料下当易出 现收缩裂缝。 ２．２混凝土强度等级 建筑结构混凝土强度等级越高，导致水 泥标号增高，水泥用量增加，细骨料及粗骨料 径偏小，砂率偏大等使水化热及收缩增加，引 起收缩裂缝。 ２＿３结构形式 结构形式复杂，超长、超厚及超静定结构 成为混凝土工程经常采用的结构形式，这种 结构形式有显著的约束作用，必然引起较大 ２．４基础沉降 剂和掺合料。选择温度较低时间浇灌混凝土， 基础土质不均匀，建筑平面不规则，未设 无法避开高温时采用井水拌制混凝上，降低 变形缝或未计算基础沉降造成沉降量不同， 混凝土搅拌和浇灌温度。 导致沉降裂缝 ３－３．３养护使用方面 ２．５施工工艺 根据不同的施工工艺和浇灌混凝土时的 泵送商品混凝土工艺从过去的干硬性、 温度，采用不同的养护方法。采取保温保湿的 低动性，现场搅拌混凝上转向集中搅拌，转向 养护技术，尽量利用混凝土后期强度。使用时 大流动性泵送浇注，水泥用量增加、水灰比增 对重要的混凝土结构作好保温隔热工作；在 加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等 混凝土未达设计强度前不准其承受荷载，在 导致收缩及水化热增加，出现收缩裂缝，施工 混凝土达设计强度后避免其承受冲击荷载或 中停工，混凝土暴露时间长，收缩加大，出现 超载使用。 收缩裂缝：过早拆模会破坏混凝土结构，降低 ４混凝土工程裂缝的治理 承载力，导致裂缝的产生。 正常配筋受弯构件的破坏状态为承载力 ２．６环境因素 极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的 混凝土在水中永远呈微膨胀变形，在空 不断增加、裂缝出现（钢筋应力只有５０ 气中永远呈收缩变形，湿度越大收缩越小，越 ６０ＭＰａ）、裂缝扩展、受压区塑性不断发展，最 干燥收缩越大。施工时风速越大收缩越大。 后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝 ２．７养护方法 出现荷载时的一倍，因此，很多大型钢筋混凝 日前在混凝土施中采用的养护方法基本 土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的３０％． 沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应 在此条件下，钢筋混凝土结构带有轻微裂缝 新的施工工艺要求，如泵送混凝土的较大温 是完全正常的，但结构是安全的，它还可承受 度收缩变形。 ７０％一８０％的极限荷载，因此恐俱是不必要的。 ３混凝土裂缝的控制方法 裂缝的形式按其形状分为表面裂缝、浅层裂 目前对混凝土结构裂缝问题，在工程建 缝、纵深裂缝、贯穿裂缝、横向裂缝、斜向裂缝 设的技术问题中具有普遍性。而混凝土结构 等。裂缝按时间又分为稳定裂缝和活裂缝。根 的破坏和建筑物的倒塌，是从结构裂缝的扩 据我国有关标准，稳定裂缝宽度小于标准规 展而引起。如地下混凝土工程若出现裂缝，将 定值者属于无害、可修复的裂缝宽度超过规 会产生渗水，导致使用性能降低或不能使用； 定值者，一般需要由设计、施工、监理、业主等 墙、板、柱、梁出现裂缝后，将影响美观和使用 有关方面共同商定最后由没计出处理方案． 寿命，有严重裂缝的建筑物将会威胁到人们 施工单位按设计进行治理。活裂缝应进一步 的生命和财产的安全。故某些工程不允许混 观察，待其基本稳定后，按稳定裂缝进行处理 凝土结构出现有明显的裂缝。 裂缝的治理。 ３．１裂缝控制标准 ４．１裂缝的治理方法 钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的， ４．１．１灌浆法 但其有害程度是可以控制的，有害与无害的 采用一种化学灌浆料来解决混凝土形成 界限由结构使用功能决定。我国规范规定钢 的线型裂缝，堵漏时要采取化学灌浆料与快 筋混凝土构件的最大裂缝宽度为０．２～ 速凝结水泥和无收缩水泥砂浆配合使用，才 ０．３ｒａｍｏ 能真正达到堵漏效果。处理方法如下： ３．２裂缝控制措施 ①在漏水处龄出一道Ｖ型槽。用掺人速 ３．２．１设计方面 凝剂的水泥净浆埋设灌浆嘴，用聚合物水泥 除对混凝土结构进行常规计算以外，还 砂浆ＰＣＣＭ封缝；②对混凝土基层面用钢丝 要考虑混凝土结构所处的位置、施工期的温 刷清理浮灰，并用清水冲洗干净；③在混凝 度，必要时进行温度裂缝计算，采取隔热设计 上基层表面无浮水时，喷涂５ｒａｍ厚的ＰＣ— 和良好的构造措施；进行沉降验算，控制沉降 ＣＭ一聚合物水泥砂浆；④对喷涂的聚合物养 量，选择合理的混凝土强度等级、钢筋截面和 护５ｄ后。用ＬＷ水溶性聚氨脂浆液进行化学 配筋率选择合理的结构形式和计算模式，从 灌浆，灌浆的压力一般为０．３ＭＰａ，防止在灌 结构形式的选择方面（微动、滑动及设缝措 浆时的压力过大，造成进塑料管的爆裂。 施，提供“放”的条件）及材料性能方面（提高 ４．１．２表面治理法 抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗” 首先将混凝土表面用钢丝刷打毛，水清 的条件）采取综合措施，如抗放相结构，以抗为 洗后待其干燥，再将用环氧树脂浸渍的玻璃 主或以放为主的措施。 布铺贴在裂缝上表面。 ３．３．２施工方面 ４．１－３嵌缝治理法 中国新技术新产品 一８９— 呈 Ｑ 堕Ｑ．！ Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工程技术 浅谈影响水泥混凝土强度的因素 武树超 （黑龙江省地方铁路局嫩江地铁分局，黑龙江嫩江１６１４００） 摘要：本文从水灰比、水泥、集料、集灰比、养护等几个方面简要阐述影响水泥混凝土强度的几个主要因素，为水泥混凝土结构的设 计、施工及试验分析提供一些思路。 关键词：水泥混凝土；强度；影响；因素 任何混凝土结构物主要都是用于承受荷 载或抵抗各种作用力的，强度是混凝土最蕈 要的力学性能。工程上对混凝士的其它性能 要求，如不透水性、抗冻性等，而这些性能与 混凝土强度往往存在着密切的联系。一般说 来，混凝土的强度愈高，其刚性、 透水性、抵 抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高；而强 随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的 强度增长率。但应避免细磨粉的含量。因为当 颗粒很细时间隙水可引起一些高ｗ／ｃ区 域。 而水泥质量的波动对混凝土强度的影 响，应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一 标号的水泥，不可避免地会在质量上有波动。 昆凝土强度 度愈高，往往其干缩也较大，同时较脆、易裂。 水泥质量的波动，毫无疑问地在 因此，通常用强度来评定和控制混凝土的质 上反映出来。采用具有相同平均强度而离散 系数小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。 量以及评价各种因素影响程序的指标。 水泥质量波动大多是由于水泥细度和Ｃ３Ｓ含 １水灰比 水泥混凝土强度主要取决于毛细管孔隙 量的差异引起的。而这些因素在早期的影响 响就不再是最重 率或胶空比，但这些指标都难于测定或估计‘。 最大。随着时间的延长其影ｊ而充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的 要的了。即水泥质量波动引起的混凝土强度 的标准离差，不随龄期而增大，但混凝土强度 毛细管孔隙率Ｉ扫水灰比所确定。 毛细孔隙率Ｐｃ－－－Ｗ／Ｃ一０．３６ｏｔ 的离散系数却因强度随龄期的增大而减小。 因此，水泥质量波动列混凝土早期强度影ｎ向 胶空比ｘ＝Ｏ．６８ｃｄ（０，３２ｃ￣＋Ｗ／Ｃ） 大。 其中：Ｗ／Ｃ一水灰比 ３集料 水化程度 集料极重要的参数是集料的形状、结构、 混凝土强度水灰比定则指出：“对于一定 材料，强度取决于一个因素，即水灰比。”由此 最大尺寸及级配。集料本身的强度不太重要， 看来，水灰比一孔隙率关系无疑是最重要的因 因为集料强度一般都要高于混凝土的设计抗 素。它影响着水泥浆基体和粗骨料问过渡区 压强度。在承载时｝昆凝土中集料所能承受的 应 大大超过混凝土的抗压强度。 这两者的孑Ｌ隙率，水｛＝｝［ｊ石在水化过程中的孔 隙率取决于水灰比，水灰比和混凝土的振捣 骨料颗粒强度比混凝土基休和过渡区的 一以钙质代硅质骨料会使混凝土强度明显改 善。 ４集灰比 对于强度大于３５Ｍｐａ的混凝土，集灰比 的影响就较为明显地表现出来。在相同水灰 密实程度两者都对混凝土体积有影响，当混 强度要大。大多数天然骨料，其强度儿乎不被 为破坏决定于其它两项（水泥浆基体 凝土混合料能被充分捣实时．混凝土的强度 利用，随水灰比的降低而提高。然而，形成水化物需 及过渡区）。一般而言，强度和弹性模量高的 要一个最小的水量。 集料可以制得质量好的混凝土。但过强、过硬 （Ｗ／Ｃ）ｍｉｎ＝０．４２ｃｔ 的集料不但没有必要，相反，还可能在混凝土 因温度或湿度等原因发生体积变化刚‘，使水 即完成水化（ｄ：１．Ｏ）的Ｗ／Ｃ不应低于 ０．４２。显然在低Ｗ／Ｃ时预期残留的未水化水 泥石受到较大的应力而开裂。 骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物 泥能够在浆体内继续长期存在，亦即Ｗ／Ｃ低 于Ｏ．４２，浆体将自我干燥。为避免这种现象， 成分，往往影响混凝土过渡区的特性，从而影 有效的最低ｗ／ｃ比要高于Ｏ．４２。在实际中， 响混凝士的强度。 我们可以通过规定的Ｗ／Ｃ来保证充分稚实 级配良好的粗骨料改变其最大粒径对混 的混凝土在规定龄期的强度，保证？昆凝土的 凝土强度有着两种不同的影响。水泥用量和 性能。 稠度一样时，含较大骨料粒径混凝土拌和物 ２水泥 比含较小粒径的强度小，其宾料的表面积小， 水泥混凝土的影响取决于水泥的化学成 所需拌和水较少，较大骨料趋于形成微裂缝 分及细度。水泥强度主要来自于早期强度 的弱过渡区，其最终影响随混凝土水灰比和 （Ｃ３Ｓ）及后期强度（Ｃ２Ｓ），而且这些影Ｈ向贯穿 所加应力而不同。在低水灰比时，降低过渡区 于混凝土巾。用Ｃ３Ｓ含量较高的水泥来制作 孑Ｌ隙窄同样对混凝土强度一开始就起重要作 混凝土，其强度增长较怏，但在后期可能以较 用。在一定拌和物中，水灰比一定时抗拉强度 低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护 与抗压强度之比将随粗骨料粒径的降低而增 参考文献 条件或者利用外加剂而比较缓慢地水化，都 加。试验表明，增加骨料粒径对高强混凝土起 ｆ１１路面材料科学．重庆交通学院，２００１． 可使水泥产生较高的最终强度。 反作用，低强度混凝土在一定水灰比时，骨料 ｆ２１混凝土．中国建筑工业出版社． 水泥细度对混凝土强度的影响也很大。 粒径似乎无大的影响。另外，在同一条件下， 『３１混凝土学．中国建中筑工业出版社． 用修补材料嵌缝，一般用来修补较宽的 补强、锚 补强等。 ５结束语 裂缝，如裂缝小可采取 Ｖ型槽，然后作嵌缝 比时，混凝土强度随着集灰比的增大而提高。 这是闲为：集料数量增大，吸水量也增大，从 而有效水灰比降低；混凝土内孔隙总体积减 小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地 发挥。 ５养护 为了获得质量良好的混凝土，混凝土成 型后在适宜的环境中进行养护。养护的目的 是为了保证水泥水化过程能正常进行，包括 控制环境的温度和湿度。 水泥水化只能在为水填充的毛细管内发 生，因此，必须创造条件防止水分由毛细管中 蒸发失去，而且，在水泥水化过程中产生的水 泥凝胶具有很大的比表面积，大量自由水变 为表面吸附水。这时，如果不让水分进入水泥 石，则供水化反应的水就会越来越少，在水灰 比小于０．５的情况下会出现白干现象，使水 泥水化不能继续进行。 此，在养护期内必须 保持混凝土的饱水状态，或者接近于这个状 态。只有在饱水状态下，水泥水化速度才是最 大的。 要使混凝土达到所要求的强度并不需要 所有水泥都水化，因为在工程上很少能达到 这样的强度。混凝土的质量主要取决于水泥 石中的胶空比。混凝土在浇筑后水分的蒸发， 取决于周围空气的温度和相对湿度，以及引 起混凝：ｔ表面空气湿度变化的风度。混凝土 和周围空气的温差，也会影响失水。在养护温 度较低的情况下，『｛１于水化缓慢，具有充分的 扩散时问，从而使水化物得以在水泥石中均 匀分布。在混凝土早期养护时期，存在着一个 最佳养护温度，在此情况下混凝土在某一龄 期时的强度最大。在试验条件下，硅酸盐水泥 的最佳温度约为１３。Ｃ，而快硬硅酸盐水泥则 为４。Ｃ。所以，在夏天浇筑的混凝土要较同样 的混凝土在冬天浇筑时的强度要低。影响着 水泥混凝土的原闪是多方面的，所以，在水泥 混凝土结构没计、施工及养护过程巾，上述因 素应当加以考虑。 内。混凝土结构中裂缝的ｆｉＩ现足不可避免 的，我们应根据裂缝的形成原 和裂缝的现 治理。 混凝土结构裂缝的控制涉及设计、施工、 状，采用相应的治理方法，确保工程竣工后 ４．１．４补强治理法 原材料质量、混凝土配合比等诸多因素，需 的安全使用和美观。 困冲击、地震荷载或超荷载引起的裂缝 要综合考虑。只要设计、施工、ｌ 理三方共同 以及火灾造成的裂缝，采用此法。如断面加同 努力，裂缝完全可以控制在规范规定的范围 一９０一 中国新技术新产品 ，
