如何预防和处理混凝土的开裂

刘相云

摘要：建筑工程施工中的混凝土开裂是一种通病，也是一件最令人头疼而又普遍存在且难于解决的实际问题。本文将结合笔者的实践经验，对混凝土施工过程中常见的混凝土体积变形而引起的开裂问题进行了探讨、研究和分析，并针对具体情况提出了一些预防和处理措施。

关键词：预防：处理；混凝土；开裂

前言：混凝土是由胶结材料将天然的(或人工的)骨料粒子或碎片聚集在一起,形成坚硬的整体,并具有强度和其他性能的复合材料。混凝土可以从不同的角度进行分类：按所用胶结材料分为：无机胶凝材料混凝土和有机胶结料混凝土两种；其中水泥混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等属于无机胶凝材料混凝土；沥青混凝土、聚合物混凝土等属于有机胶结料混凝土。目前在当今世界上使用最多的是水泥混凝土。按施工工艺分为离心混凝土、真空混凝土、压力灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按用途可分为防水混凝土、耐火混凝土、水下浇筑混凝土等；按抗压强度可分为低强混凝土、中强混凝土、高强混凝土等。

本文主要论述的是普通水泥混凝土。普通水泥混凝土的组成材料主要是：水泥、水、细骨料（砂）、粗骨料（石子）及适量的掺合料和外加剂等。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微开裂；正是由于这些初凝混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，开裂的存在和发展通常会使混凝土内部的钢筋等材料产生腐蚀，这样就降低了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、耐久性和使用寿命，严重者将会威胁到人的生命安危。混凝土开裂产生的原因很多，有变形引起的开裂：如温度变化引起的热胀冷缩、化学减缩、干缩湿胀、不均匀沉陷等几种常见的原因引起的开裂；有承受较大压力荷载引起的混凝土开裂；有养护环境不当引起的开裂等等。在实际施工中要区别对待，应具体问题具体分析。

1.建筑工程施工中混凝土的开裂预防方法

1.1干缩湿胀开裂

干缩湿胀开裂的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形就较大；内部湿度变化较小，变形就较小。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开裂。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩湿胀开裂越易产生。干缩湿胀开裂通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等。

1.1.1干缩湿胀开裂的预防措施：

一是选用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。

二是减小水灰比是减少干缩的关键；在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。

三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。

四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。

五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

1.2塑性收缩开裂

塑性收缩开裂一般在干热或大风天气出现，开裂多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。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、相对湿度等等。

1.2.1塑性收缩开裂的预防措施：

一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。

二是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。

三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。

四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。

五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

1.3沉陷开裂

沉陷开裂的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生开裂。

1.3.1沉陷开裂的预防措施

一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行夯实和加固。

二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。

三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。

四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。

1.4热胀冷缩开裂

热胀冷缩开裂多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。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开裂，这种开裂多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生开裂，这种开裂通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

1.4.1热胀冷缩开裂的预防措施

一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。

五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的"三冷技术"的基础上采用"二次风冷"新工艺，降低混凝土的浇筑温度。

六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。

七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。

八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。

九是在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。

十是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。

十一是预留温度收缩缝。

十二是减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。

十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度开裂控制在一定的范围之内。

1.5化学减缩开裂

碱骨料反应开裂和钢筋锈蚀引起的开裂是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的开裂。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。这种开裂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。

1.5.1化学减缩开裂的预防措施

一是选用碱活性小的砂石骨料。

二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。

三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。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，此种类型的开裂多为纵向开裂，沿钢筋的位置出现。

2.开裂处理

建筑工程施工中的混凝土开裂不但会影响整个工程的质量、结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力，也拖延了整个工程的进度。因此根据开裂的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的质量和进度。

混凝土开裂的修补措施主要有以下一些方法：外表面修补法，灌浆封堵及嵌逢封堵法，结构加固法，更换混凝土法等。

2.1外表面修补

外表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面开裂以及深进开裂的处理。通常的处理措施是在开裂的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在开裂的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

2.2灌浆封堵及嵌逢封堵

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土开裂的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的开裂中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是开裂封堵中最常用的一种方法，它通常是沿开裂凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭开裂的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

2.3结构加固法

当开裂影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

2.4更换开裂混凝土

更换混凝土是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

结语：开裂是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，也影响它的外观和美观。因此要对建筑施工中的混凝土开裂进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防开裂的出现和发展，保证建筑物和构筑物的安全性和稳定性。

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