混凝土裂缝成因及控制措施
关键词：混凝土；裂缝；成因；控制措施
1引言
混凝土由于施工和本身变形、约束等一系列问题，存在着众多的初始初始缺陷，如微孔隙、气穴和微裂缝等，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。通常情况下，裂缝的存在不会影响构件的正常使用（宽度＜0.05mm），但是在混凝土受到荷载、温差、湿度、化学作用等因素影响之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成混凝土工程中常见的裂缝，从而影响结构的安全。
2混凝土裂缝的成因
对于混凝土结构来说，裂缝是多种多样的，如荷载超过设计允许荷载而产生的结构裂缝，凝结硬化裂缝，温度裂缝，化学作用引起的裂缝等等。混凝土在使用过程中产生的种种裂缝，基本源于设计方面、材料方面（如水泥品种、外加剂等）以及施工方面（钢筋绑扎、支模、振捣等）。
3混凝土工程中常见的裂缝及控制措施
3.1塑性收缩裂缝及控制措施
塑性收缩裂缝是新拌混凝土在凝结过程中因表面水份蒸发而引起的干缩裂缝，一般在干热或大风天气出现，常见于浇筑后混凝土构件的外露表面，裂缝多呈中间宽、两端细的不规则状态。当新拌混凝土蒸发干燥速度大于泌水速度，表面开始收缩，但由于此时的混凝土有足够塑性，能适应体积变化而不开裂；之后，混凝土因凝结而变稠，塑性降低，蒸发继续，待到混凝土终凝后硬化，硬化混凝土的干燥收缩便开始了。其实塑性收缩的机理实际就是毛细空隙中的毛细水因蒸发减少，从而形成较大的负压使得混凝土收缩，从而形成龟裂。
防止塑性开裂的主要措施：（1）保持混凝土上方的空气湿润；（2）浇筑混凝土之前，将底板和模板浇水润湿；（3）在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，避免阳光直射以及减弱风速；（4）尽量缩短从搅拌到浇筑的时间，下料要快，振捣要密实；（5）及时用塑料膜覆盖或喷洒密封剂进行养护。
3.2干燥收缩裂缝及控制措施
干燥收缩贯穿于混凝土的凝结硬化阶段，它既包含化学过程，又包含物理过程。所谓化学过程就是新拌混凝土是由水泥、砂、石子、水为主要成分配成的流动的混合介质，经过凝结硬化生成了硅酸钙等固体物质，体积收缩，混凝土密实；而物理过程就是在凝结硬化过程中，混凝土受到温度、湿度等因素的影响而蒸发失水干燥的过程。混凝土的干燥收缩裂缝多见于大体积混凝土中，不仅会影响结构的抗渗性能，还会引起钢筋的锈蚀从而降低混凝土结构的耐久性乃至危及结构的使用安全性。混凝土的干燥收缩主要和混凝土材料选择、用水量、水泥用量、水灰比、外加剂的选择、环境条件以及构件的尺寸等有关。
防止干燥收缩的措施主要有：（1）选用低收缩量的水泥，比如矿渣水泥、粉煤灰水泥等；（2）减少拌合水的用量；（3）减少水泥用量；（4）取用适当的水灰比；（5）选用适当粒径的粗骨料，加大粗骨料的最大粒径以及骨料含量；（6）采取正确的养护措施，延缓混凝土的收缩；（7）添加膨胀剂或采用膨胀水泥，这样可以在混凝土内部产生压应力，从而抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止开裂；（8）实际工程中的混凝土结构或构件都存在约束，正是约束限制了混凝土的自由收缩，当收缩拉应力超过混凝土的极限拉应力的时候混凝土便开裂，因此应该在混凝土结构中设置适当的伸缩缝或者后浇带，从而降低混凝土的周围约束，有效释放混凝土内部的拉应力。
3.3温度收缩裂缝及控制措施
混凝土在硬化期间水泥水化过程中放出大量水化热不易散发，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期随着混凝土内部温度的降低以及弹性模量的逐渐增大，混凝土收缩变形时受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。外部气温的降低也会产生温差，在混凝土表面引起很大的拉应力。温差越大温度拉应力越大，当这些拉应力超出混凝土抗裂能力时，即会出现由于温度升降引起的温度收缩裂缝。
防止温度收缩裂缝的措施有：（1）选择合适的混凝土配合比设计以及合理的施工工艺，降低混凝土的浇注温度提高混凝土的抗裂能力；（2）降低水化热，减少水泥用量，采用低发热量的普通硅酸盐水泥以及矿渣水泥，另外添加粉煤灰等矿料和外加剂以延缓水化热的释放速度。在大体积混凝土结构工程中，尽量避免采用早强型水泥；（3）做好混凝土的表面防护，使混凝土表面的温度能够缓慢的接近环境温度，在内部温度较高时设置隔热层，在严寒季节推迟拆模时间；（4）设置温度缝加快散热，设置构造钢筋减少裂缝间距；（5）避免在高温天气和时段进行混凝土的浇注。
3.4化学反应引起的裂缝及控制措施
3.4.1碱骨料反应裂缝
混凝土中的碱与集料中的某些成份发生碱骨料反应,其生成物容易吸水膨胀,导致混凝土开裂。碱骨料反应裂缝的分布与钢筋限制有关。主要的预防措施有：（1）选用碱活性小的砂石骨料；（2）选用低碱水泥和低碱的外加剂；（3）选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。
3.4.2钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与混凝土中的氧气和水份发生锈蚀反应，其锈蚀物体积比原来增长2～4倍,对混凝土产生膨胀应力,导致保护层开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。
钢筋锈蚀引起的裂缝的预防措施有：（1）优化配合比设计保证混凝土的质量；（2）严格按照相关规范保证混凝土结构或构件的钢筋保护层厚度；（3）钢筋表面涂刷防腐涂料，防止钢筋中铁离子与氧气和水发生反应；（4）保证混凝土的施工工艺，浇注混凝土时分层振捣密实，尽量减少孔隙以防止氧气的进入。
4混凝土裂缝综合控制措施
影响混凝土收缩开裂的因素众多而复杂，有很多因素在不同方面起着相反的作用，在实际工程中，应该综合考虑各种影响因素，总的来说可以从设计、材料和施工三个方面来控制裂缝的产生：
4.1设计方面
目前的设计过分依赖于规范和设计程序，规范规定的是保证结构安全性的最低限值，而不是优化的设计值，在实际的工程中，要保证设计和施工的协调与配合，不仅要按照规范解决结构安全性的问题，同时也要解决适用性的问题。例如，在设计的时候可以优化钢筋的配置，尽可能的分散混凝土结构中可能产生的收缩应力；此外，还可以通过采取合理有效的构造措施控制容易产生应力集中的部位的裂缝的产生。
4.2材料方面
充分重视原材料的选用，精心设计混凝土的配合比，减少混凝土的收缩开裂。
（1）水泥是混凝土中主要的胶凝材料，也是混凝土中强度的主要提供者。在混凝土结构工程中尤其是大体积混凝土工程中，宜采用低水化热的水泥，也不宜采用早强水泥，因为早强水泥不仅会使混凝土水灰比减少还会大大增加混凝土早期的弹性模量，从而增加收缩值。此外为降低水泥水化热以及改善混凝土拌合物的和易性，还应适当加入粉煤灰等掺合物。
（2）粗、细骨料：粗、细骨料是混凝土的重要组成，它在混凝土中主要起到骨架的作用，并且对胶凝材料的收缩具有一定的抵抗作用。集料的级配越好，所组成的混凝土骨架越稳定，抵抗变形能力越好。同时，集料的级配越好，能降低混凝土中单方水和水泥的用量，降低混凝土的收缩。研究表明，级配良好的碎石与卵石，对减少混凝土的收缩比较有利。
（3）用水量：一般情况下，水灰比越小，混凝土的干燥收缩越小，但水灰比太小则对抗裂性能不利，因此建议水灰比取为0.45，最小不低于0.35。
（4）减水剂：缓凝型高效减水剂的不仅可以降低混凝土的水灰比，也可以降低混凝土的早期升温。
（5）膨胀剂：膨胀剂主要通过水化产生具有膨胀作用的物质，在限制条件下，膨胀能转变为预压应力，改善了混凝土内部应力状态，可以降低混凝土收缩引起的裂缝，掺量约为水泥的10%左右。
4.3施工方面
在施工过程中，必须严格按照相关的国家或是行业规范以及技术标准进行，加强现场管理监督和质量控制，确保混凝土结构或构件符合设计要求。
（1）严格按照设计配合比进行称重，确定合理的搅拌和运输时间，避免因时间过长而使水分过多蒸发，降低混凝土的塌落度。
（2）在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免混凝土失水，振捣时，振捣棒必须垂直插入捣实，不得漏振和过振。
（3）模板应具有一定的刚度，变形小，杜绝过早拆模，否则会在表面引起很大的拉应力，导致混凝土开裂。
（4）做好表面养护措施，新浇注的混凝土初凝后，必须及时润湿养护，此外为了提高钢筋混凝土结构的耐久性，避免因钢筋锈蚀而使混凝土开裂，对混凝土抗裂性能有较高要求的特殊工程，也可采用在其表面涂覆有机涂层的措施。
5结语
裂缝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,而且还会引起钢筋的锈蚀，降低材料的耐久性,影响建筑物的安全性。虽然混凝土裂缝的成因与控制措施交织着诸多矛盾,但目前学术界对于具体的预防和改善措施的意见还是比较统一的,同时在实践中的应用效果也证明是可行的。然而在对混凝土裂缝的成因上我们仍需具体问题具体分析,以更合理的控制措施来预防处理裂缝的出现和发展,从而保证混凝土结构和构件的安全与稳定。
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