混凝土常见裂缝产生原因及预防措施

混凝土常见裂缝产生原因及预防措施任何混凝土建筑物的一个最基本要求就是它的工作时间达到它的设计使用寿命。在设计使用期内混凝土必须能够抵御环境对他的破坏并且维持正常的使用。如果在预期的环境中混凝土建筑物达到了它的设计使用寿命那么这座建筑物就是坚固耐用的。而我们最常见最普通的影响混凝土使用寿命，造成混凝土劣化的形式就是裂缝。一旦混凝土因为各种原因出现开裂，那么混凝土就很容易受到液体的渗透腐蚀，之后散裂剥落。1.化学收缩裂缝由水泥水化反应而引起的混凝土体积变小称为化学收缩。水泥水化反应的主要产物是C-S-H凝胶。据报道，水泥水化反应所产生的C-S-H凝胶的体积小于水泥与水的体积之和。对于硅酸盐水泥，每100Kg水泥加水完全水化以后，其体积总减少量可达7～9ml。如果每立方米混凝土中水泥用量为300Kg，则其总体积减少量为21～27ml左右。从硅酸盐水泥的组分矿物来分析，C3A(铝酸三钙)水化后体积减少量可达23%左右，是化学收缩最严重的矿物，其次分别是C4AF(铁铝酸四钙)、C3S(硅酸三钙)、C2S(硅酸二钙)。由此可见，混凝土中水泥用量越多，混凝土的化学收缩也越大，在水泥品种方面，水泥中C3A(铝酸三钙)含量越高，混凝土的化学收缩也越大。对于此种裂缝，预防措施，主要为优化混凝土配合比，减小配比中的水泥用量，采用铝酸三钙含量较低的水泥，增加矿物掺合料等方法。2.塑性收缩裂缝塑性收缩裂缝出现在刚浇筑完的尚处于塑性状态的混凝土表面。这些裂缝大多出现在水平表面，相对较浅，一般不与底板的周边相交。塑性收缩裂缝一般出现在混凝土凝结前由于蒸发率大而导致干燥的混凝土表面。塑性收缩裂缝出现导致混凝土外观质量变差，但极少消弱混凝土的强度和耐久性。如果在混凝土浇筑和面层处理的前期和过程中采取适当的措施，就能最大限度的限制这些裂缝的发展或出现。导致塑性收缩裂缝的原因是由于在混凝土凝结之前表面快速失水。其必要条件是混凝土表面水的蒸发率大于它的泌水率。水自混凝土表面蒸发后，在水泥细小颗粒和骨料之间形成凹凸面，造成表层产生拉力。如果此时混凝土表面已经凝结且有足够的抗拉强度来抵抗上述拉力，裂缝就不会产生。如果混凝土表面干的很快，此时混凝土可能还处于可塑阶段，就不会产生裂缝，可是表面只要稍微变硬就一定会产生塑性裂缝。当混凝土很薄弱时，添加聚乙烯纤维等材料可提高混凝土的抗拉能力。导致混凝土表面水分快速蒸发，从而增加产生塑性收缩裂缝可能性的环境包括：风速超过0.45m/s；相对湿度低；环境或混凝土温度高。而即便混凝土表面蒸发率较低，混凝土本身所固有当然低泌水率或低泌水量也会使其产生塑性收缩裂缝。降低泌水率或低泌水量的因素有：高胶凝材料用量，高细粉量，混凝土自身温度高，骨料中较高的含泥。如混凝土中添加了硅灰等材料，就应特别关注表面干燥失水状况。对于此种裂缝，预防措施，主要为：加强养护，缩短混凝土凝结时间，避免混凝土与环境有过大的温差，注意保温养护。并考虑掺入合成纤维来防止裂缝的产生，减小混凝土中的较细组分的占比，严格控制含泥等。3.干燥收缩裂缝干燥收缩裂缝是造成混凝土构件损伤的重要原因。裂缝大约在混凝土浇筑5-7天后开始出现。收缩在此后的相当长的一段时间内持续发生，而且大约70%-80%的干燥裂缝出现在12个月之后。干燥收缩裂缝被认为是混凝土由于硬化后内部水分的减少造成混凝土自身体积减少的过程。混凝土强度、弹性模量都将会影响混凝土的干燥收缩程度。通常干燥收缩变形为每米0.45-0.8mm。从混凝土配合比设计的角度来说，控制混凝土干燥收缩就是控制配合比中水的用量，简而言之，就是应该尽可能降低配合比中水的用量。数据统计，混凝土中每增加1%的水，混凝土的干燥收缩就会增加2%。对于水灰比较高的混凝土，干燥收缩也比较大。因此，水灰比较低，而且用水量也比较低的混凝土其干燥收缩也较小。骨料的粒型和硬度也会影响混凝土收缩形变总量。实验表明，使用玄武岩骨料的混凝土其收缩值小于选用砂岩骨料的混凝土。对于此种裂缝，预防措施，主要为：使用坍落度较低的混凝土；减小混凝土用水量；添加收缩补偿剂等。加强混凝土养护保湿。4.塑性沉降裂缝混凝土浇灌振捣后，骨料颗料悬浮在一定稠度的水泥浆体中，浆体的重量密度较低，对于W/C=0.6的浆体而言，其密度大概只有骨料密度的一半，所以骨料在浆体中有下沉趋势,而浆体中的水泥颗粒又远重于水，使得新拌混凝土中的水向上转移，即发生沉降与泌水现象，形成竖向体积缩小沉落，这种沉落直到混凝土硬化时才停止。骨料沉落若受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍。或混凝土本身各部分沉落不同就会产生沉降收缩裂缝。通常混凝土构件的塑性沉降裂缝大约为每米6-8mm（相应的混凝土泌水率通常为每立方米6-8L）。对于此种裂缝，预防措施，主要为：必要部位进行二次振捣；合理控制混凝土坍落度，混凝土坍落度不宜过大；钢筋上方保证足够多的混凝土厚度；使用具有一定含气量的混凝土。5.温度裂缝温度收缩裂缝大多数是由于温差过大引起的。温差一般分为共时温差(在同一时间内，结构内任意两点的温度差值)和历时温差(同一结构在任意两个时间的温度差值)。在泵送商品混凝土早期裂缝中主要是共时温差的影响。共时温差的影响：混凝土结构，特别是大体积混凝土结构浇灌后，在硬化期间水泥释放出大量的水化热而不易散发，内部温度不断上升，达到较高温度，而混凝土表面散热较快，使混凝土表面和内部温差较大。如果施工过程中注意不够或拆模过早;或冬季施工，过早拆除保温层;或受到寒流袭击，均会导致混凝土表面温度急剧变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而使表面出现裂缝。深进的和贯通的温度裂缝大多数是由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。混凝土内部温度冷却到接近周围气温的时间在几十厘米厚的墙板中可达10～15天。混凝土的热膨胀系数一般在10×10-5/℃左右。从表面上看，如发生1℃的温差，温度收缩应变达到1×10-4，这在弹性状态下引起的拉应力已足能使早期混凝土发生开裂。混凝土实际的升温过程和达到的峰值温度以及随之而来的降温过程取决于许多因素，主要有：环境大气温度，混凝土的入模温度，模板的类型(热学性能)及拆模时间，混凝土外露表面与其体积的比值，混凝土浇筑后的截面厚度，水泥类别与水泥用量，拆模后是否有隔温措施，以及养护方法等等。混凝土表面温度裂缝的走向无一定规律性。梁、板式结构或长度较大的结构，裂缝多平行于短边;大面积结构，裂缝常纵横交错;深进的和贯穿的温度裂缝，一般与短边平行或接近于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密;裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下，且沿全长没有多大变化;温度裂缝多半发生在施工期间，裂缝宽度受温度变化较明显，冬季较宽，夏季较细;大多数温度裂缝沿结构截面呈上宽下窄情况。遇上下边缘区配筋较多的梁，有时亦出现中间宽、两端窄的梭形裂缝。对于受两邻边约束的板，亦常由于双向受力而出现45℃角斜裂缝。对于此种裂缝，预防措施，主要为：及时进行养护；在混凝土构件之间开出凹槽或进行诱导裂缝或早期设置隔离缝；对混凝土及时覆盖，减少混凝土在夜间和暴露在空气中时的热量损失；延长拆出模板的时间；采用低水化热的水泥；加大配比中掺合料及骨料的用量等。6.龟裂龟裂是由于混凝土表面面层收缩而产生的细小的裂缝构成的无规则网状裂缝群，这类裂缝深度很少超过2mm。如果用钢抹抹压混凝土表面则容易产生此类裂缝。这种裂缝可能会影响混凝土构件的外观但是对混凝土构件的整体性和安全性不会有太大影响。龟裂通常由于不良的混凝土施工习惯造成，例如：养护不到位，向混凝土拌合物中二次加水，混凝土表面干燥太快，当混凝土仍在泌水时进行混凝土表面压光。对于此种裂缝，预防措施，主要为：加强养护；杜绝二次加水；当混凝土仍在泌水时不要过早进行表面压光；不要为了吸收混凝土表面的泌水而向混凝土表面撒水泥粉。