混凝土施工中常见裂缝产生的原因及防范措施

赵永年

摘要：我国经济的不断发展，使得建筑行业也突飞猛进，而我国的很多建筑多采用钢筋混凝土结构，这也给建筑行业的发展注入了新的力量，然而在建筑物的使用过程中会出现裂缝，甚至出现倒塌等一系列事故，这个问题一直困扰着我们的技术人员，也受到各界人士的关注，这是当今工程领域很难解决的一个问题，本文通过对参考相关的文献和数据的分析，对混凝土结构裂缝的类型、形成原因、主要预防措施进行了详细的总结分析，从而规避有害裂缝的出现，确保建筑工程质量达到合格的标准，希望能够对相关行业的学者研究分析课题有所帮助。

关键词：建筑施工；裂缝；产生原因；防范措施

中图分类号：TU755.7文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）01-07-04

引言

混凝土的应用给建筑行业带来了新的动力，也推动了建筑行业的发展，而随之而来的结构裂缝问题也给建筑带来了很大的危险，混凝土开裂后，严重影响结构的长期安全和耐久运行，混凝土是由水泥、沙石、水以及其他材料的混合体，其结构的稳定受很多因素的影响，近几年来，商品混凝土结构设计强度越来越高，工期要求越来越快，普遍采用了预拌供应、泵机输送的施工方法。施工设备先进了，施工速度大大加快，商品混凝土结构出现麻面、蜂窝等现象减少了，裂缝缺陷却反而多了起来。结构性裂缝影响建筑的美观，也会降低结构的强度，进而影响使用性能和使用寿命，给使用者带来不便甚至安全隐患，因此，对混凝土结构裂缝的成因进行总结分析、归纳及采取预防措施很有必要。

1.混凝土施工结构裂缝的类型

1.1混凝土收缩裂缝

收缩裂缝是混凝土结构裂缝的一种，例如室内墙上的网状裂缝，因材料的湿度不均匀引起的收缩裂缝，这种裂缝在混凝土硬化后发生，属于后期裂缝，有塑态收缩、沉陷收缩、干燥收缩、碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝。收缩裂缝形成的主要原因有为保证混凝土的和易性，混凝土中加入的水量比水泥水化作用所需的水量要多4-5倍，这部分游离水分蒸发后，在混凝土内部留下许多毛细孔，使混凝土产生体积收缩，称为游离水蒸发收缩；另外水泥水化作用也会引起混凝土体积的收缩，称为混凝土自收缩。根据测定，混凝土收缩值的大小与和水泥品种、用量、用水量、骨料规格及振捣、养护的好坏均有关系：潮湿条件下养护比干燥条件下养护的混凝土收缩值要减少6%-8%；施工中常見的混凝土收缩裂缝有干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝2种。

（1）干燥收缩裂缝

这种裂缝为表面性的，宽度较细，多在0.05-0.2mm，深度较浅，走向纵横交错，没有规律性，整体结构多发生在变截面处，一般在混凝土露天养护一段时间后出现。产生的主要原因是混凝土养护不力或不及时，表面水分散失过快，而内部变化小，表面干缩变形受到内部的约束产生较大应力形成裂缝。

（2）塑性收缩裂缝

这种裂缝形状规则，互不连贯，长短不一，深度较浅，一般在混凝土初凝后产生。产生原因主要是由于混凝土在塑性状态时，表面没有及时覆盖，而天气炎热温度高，或风力大等原因，使混凝土表面水分蒸发过快，体积急剧收缩，使混凝土表面开裂：混凝土水灰比过大，模板、垫层过于干燥、吸水大也是裂缝产生原因之一。

1.2混凝土温度裂缝

这种裂缝主要是由于混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形。由于混凝土内外温度差较大，导致其内外收缩不一致，在混凝土表面产生拉应力，从而产生裂缝：裂缝走向无一定规律性，梁、板结构多平行于短边，大面积结构的裂缝纵横交错：裂缝宽度大小不一，一般≤0.5mm，受温度影响，冬宽夏细，沿截面高度上宽下窄。通常有两种情况：

（1）表面温度裂缝

在早晚温差大的地区和季节，或施工时风速大，而保温、养护措施不力或不及时，造成混凝土表面温度急剧降低，产生降温收缩，又受混凝土内部约束，产生拉应力，而混凝土早期强度较低，从而产生裂缝；这种裂缝只在混凝土表面较浅部位出现。

（2）进深的和贯穿的温度裂缝

大体积混凝土施工，内部水化热量大，温度急剧升高引起裂缝。大体积混凝土硬化期间，内部释放大量水化热，内部温度上升很快，最高可达70℃-80℃；混凝土内部散热慢而外部散热快，形成较大降温差，后期均匀降温时，又受到老混凝土的约束，内部出现拉应力：当拉应力超过混凝土强度时，就产生了裂缝：这种裂缝较深，有时是贯穿性的，危害结构。

1.3混凝土沉降裂缝

沉降裂缝是混凝土结构的沉降量不均匀引起的裂缝，例如由地基基础不均匀沉降引起的墙体正八字形：可能由于地基土质松软不均匀引起，也有可能是由于模板的强度不够引起的或者是浇筑的地方是斜坡，重力作用下导致沉降不均匀，引起裂缝。

1.4原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。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

（1）使用不合格水泥会出现早期不规则的裂缝。

（2）砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。

（3）拌和用水及外加剂

拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

3.混凝土施工结构裂缝产生的原因

3.1材料因素引起的裂缝

混凝土抗拉强度的降低造成混凝土收缩增加，导致施工结构产生裂缝。降低混凝土抗拉强度的主要原因有以下几种：

（1）粗细集料碱活性反应几混凝土中的泥含量过大，导致混凝土的抗拉强度降低，产生裂缝。

（2）砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。

（3）混凝土的添加剂和掺合料选择失误，会增加混凝土的收缩，产生裂缝。

（4）水泥的细度过细、强度越大，导致混凝土施工结构产生裂缝越严重。

（5）混凝土用灰量和用水量过多也会导致混凝土的开裂。

（6）拌和用水及外加剂

拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

3.2设计不合理引起结构裂缝

在混凝土的结构设计中，不但要保证结构的各项参数达标，还要考虑其他因素导致的结构变化，避免因结构设计因素导致的混凝土裂缝。在混凝土结构的设计时，首先要保证结构的设计适合相应的工程环境和位置，避免地基的沉降致使结构变形，导致混凝土结构的裂缝。其次，要保证设计结构的预应力合理，避免应力过大或结构重心的偏移导致结构的裂缝。最后，还要保证设计时的配筋合理，根据具体的工程合理安排配筋的间距和腰筋的使用，避免因间距过大导致钢筋之间的混凝土产生裂缝。

3.3外界因素导致裂缝产生

（1）地基不牢固

混凝土结构的稳定在于地基的牢固，只有地基的基础夯实，才能保证上部结构的安全和质量。混凝土结构的开裂有很多情况是由于地基的沉降所导致的。混凝土结构裂缝的产生受到地基变形的影响较大，一般地基变形导致的裂缝都是贯穿性的。

（2）热胀冷缩

由于混凝土结构应用的范围较广，当混凝土结构应用于温度变化较大的环境时，会导致混凝土结构产生热胀冷缩的变化，而混凝土经过热胀冷缩之后，的当其超过膨胀系数时就会使混凝土结构产生裂缝，这类裂缝是非常常见的。

（3）水分的减少

混凝土结构常见的裂缝为收缩裂缝。当混凝土結构水分在逐渐减少时，会是结构的体积逐渐减小，长时间的混凝土结构由于干缩的问题而导致裂缝的产生。

（4）结构受荷

混凝土结构在受到外力作用的情况下，当外力超出混凝土结构的设计载荷时，会导致混凝土结构产生我们不易察觉的裂缝，长时间受到外力的作用就会加剧裂缝的产生。

（5）徐变

在混凝土结构的工程中，造成裂缝的原因很多，徐变引起的混凝土结构开裂也是很常见的。由于受到外界力的作用过大，导致混凝土结构变形，造成变形结构处的开裂产生裂缝，而预应力结构因为徐变会产生应力的损失，降低了混凝土结构的抗裂性能。

另外，导致混凝土结构产生的外界因素还有很多，例如：周围环境的影响，结构的腐蚀，火灾、地震等自然灾害的影响，人为恶意毁坏、拆除结构导致的裂缝等等。

3.4混凝土配比不合理导致裂缝产生

混凝土配比的合理与否直接影响结构的质量，是产生裂缝的主要原因。

（1）在混凝土配比时采用的水灰比、水泥用量、用水量较高，且在配料过程中搅拌不充分，并在减半的过程中随意的配加水泥的用量

（2）混凝土砂率的控制不合理，要根据混凝土的性质来进行砂率的控制，砂率的过大或过小都会导致混凝土发生显著的变化，对结构造成影响。

（3）混凝土在搅拌过程中，根据工程需要加入外添加剂，外添加剂的控制要合理，且在混凝土使用前充分混合均匀。

3.5施工管理不到位引起的裂缝

施工现场的管理工作对混凝土结构的裂缝问题起着十分重要的作用，目前，施工现场的管理工作还存在很多的问题，应予以避免。

（1）避免在恶劣的天气下施工，减少混凝土结构开裂情况。

（2）在混凝土浇筑时，振捣的震振动和振捣棒的进出方法不当都会导致混凝土结构的密实和均匀性，引起开裂。

（3）模板的拆卸时间和拆卸方法不当也会引起混凝土结构的开裂。

（4）混凝土结构的养护不到位也会导致混凝土结构的开裂，特别是早期的混凝土结构养护工作要做到位，会减少裂缝的情况。

3.6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，二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物浸入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应。其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2—4倍。从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥落。沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使钢筋有效断面积减小，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。

3.7冻胀引起的裂缝

大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，同时混凝土胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土强度降低，并导致裂缝出现。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，水灰比偏大、振捣不密实，养护不力使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土产生冻胀裂缝。

4.混凝土施工结构裂缝的预防措施

混凝土结构的裂缝是非常常见且很难避免的，但是其裂缝还是可以预防和控制的，裂缝的控制措施主要从材料、配比、设计、施工管理等方面进行控制。

4.1按要求选取材料

混凝土材料的选取主要从水泥、骨料和外掺加料等几方面进行控制，保证混凝土满足结构的要求。

（1）水泥选择：由于混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而应優先选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥，水泥用量不超过380kg/m³。

（2）骨料选择应选择线膨胀系数小的石灰岩骨料，形状以碎石为佳，粒径尽量大一些，在5-40mm左右，级配良好.细骨料采用中、粗沙，细度模数为2.5-3.2.严格控制砂石的含泥量，使之在1%以内，并不得混有有机质等杂物。

（3）添加料及外加剂选择：为了降低水化热，在保证混凝土强度的前提下，国内当前主要选用优质粉煤灰为添加料，掺量不少于20%.根据测算，每增减10 kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃混凝土中掺加粉煤灰后，可以提高混凝土的和易性，增强抗渗性、耐久性，减少收缩，提高混凝土的抗拉强度等外加剂主要选用高效减水剂、缓凝剂和膨胀剂，用以改善混凝土工作性，减少单位用水量和胶凝材料用量，进而达到提高混凝土的抗裂性、防水性和整体强度的目的。

另外，对于混凝土补偿收缩技术的应用也要掌握好，要明确不同品种的膨胀剂的膨胀效果和最佳掺量。

4.2设计方面预防措施

（1）为了避免热胀冷缩对混凝土结构的影响，通常在设计时增加了保温的设计，减少因温度变化而引起的混凝土结构开裂。

（2）随着建筑时间的延长，干缩对于混凝土的影响日益凸显，通常，高强度的混凝土发生干缩的情况月严重，所以，在设计时，避免采用高强度的混凝土，减少因干缩导致的裂缝产生。

（3）在设计的过程中，载荷也是要进行考虑的。通常情况下，设计结构时要对外加力的作用进行考虑，避免因外加力导致结构产生变形，同时，要在宽度较大的地方进行加钢筋处理，增加载荷，避免外力的作用产生裂缝。

（4）设计中的‘抗与‘放

在建筑设计中应处理好构件中‘抗与‘放的关系。所谓，‘抗就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

设计人员应灵活地运用‘抗一放结合、或以‘抗为主、或以‘放为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。（5）尽量避免结构断面突变带来应力集中

如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。

（6）采用补偿收缩混凝土技术

在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

（7）设计上要注意容易开裂部位

根据调查，各类结构的易裂部位如下：

a.框架机构和剪力墙结构房屋中的现浇浪凝土楼板易裂部位

①房屋平面体形有较大凹凸时，在凹凸交接处的楼板；

②两端阳角处及山墙处的楼板：

③房屋南面外墙设大面积玻璃窗时，与南向外墙相邻的楼板；

④房屋顶层的屋面层

⑤与周梁、柱、墙等构件整浇且受约束较强的楼板：

⑥楼板中有预埋管线时，洞的四角处：

⑦楼板开距形洞时，洞的四角处：

⑧设有后浇带的楼板，沿后浇带两侧部位。

b.框架结构房屋中的框架梁在以下部位易出现裂缝

①顶层纵向和横向框架梁的截面上部区域；

②长度较长的端部或中部纵向框架梁；

③横向框架梁截面中部。

c.剪力墙结构房屋中在以往部位易出现裂缝

①端山墙：

②开间内纵墙：

③顶层和底层墙体：

④长度较大（>10m）的墙。

（4）当冬季停工春季再继续施工时，地下室在以下部位易出现裂缝

①地下室顶板：

②地下室的窗上墙和窗下墙。

对以上易出现裂缝的部位，目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“抗放结合”的控制裂缝措施，工程经验表明在于材料、施工等部位密切配合的情况下，可取得较好的效果。

（8）重视构造钢筋

在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

4.3混凝土配比合理

混凝土配比要符合工程规定，根据工程要求的强度等级和工程质量要求进行混凝土配比的设计，对混凝土的水泥用量、砂率和用水量进行严格的控制，保证满足工程质量的要求。与此同时，还要注意配比时的计算要精准，对各物料的用量进行控制，避免对物种物料添加的随意性，且在搅拌过程中要保证搅拌的均匀性，并在规定的范围内。同时，配比人员要在施工现场进行监督，根据现场施工的具体情况进行及时合理的调整配比，并协助现场做好养护工作。

4.4混凝土与钢筋的合理搭配

根据混凝土结构的要求对钢筋进行选取和搭配使用，在钢筋的放置过程中要根据混凝土结构的宽度和间距进行合理的搭配和使用，必要时还要采取腰筋的搭配使用，避免因间距过大导致钢筋之间产生裂缝。

4.5严格的施工管理预防裂缝

在施工过程中产生裂缝的原因远大于其他因素引起的裂缝，因此要加强施工的管理工作。

首先，在进行混凝土的搅拌时，在符合施工要求的前提下，降低用水量和水泥的使用量。避免干缩引起结构裂缝，通常还可以使用减水性外添加剂。其次，合理安排施工的顺序，减少施工过程中的早期的裂缝的产生。再次，对于混凝土结构的模板拆装也要根据结构的特点进行，在保证混凝土结构符合要求的前提下，将模板的拆装行为更加精准，必要时使用定位器。最后，要注意混凝土结构的养护，通常的养护方法是喷水，减小混凝土结构的干缩，降低混凝土结构的收缩量，防止混凝土裂缝的产生。另外，在混凝土浇筑时，要保证振捣振动的大小合理，同时振捣棒的进出方法要恰当，使混凝土的密实性和均匀性得到保证。

5.工程实例

5.1温度应力造成的长柱顶部水平裂缝

（1）工程概况

某商场为现浇混凝土框架结构，1985年建成。其首層外走廊南北全长69m，顶盖无保温隔热措施，中间也未设变形缝。外廊顶盖梁底与柱顶之间出现水平裂缝已多年，南端①轴柱顶裂缝宽达13mm，②轴宽4mm，如图6-1所示。

（2）原因分析

应业主要求，检测人员作了质量检测。首先，检测人员检查了商场所处的场地，未出现不均匀沉降。后发现外走廊南北全长达69m，而中间又未设变形缝，再结合裂缝形状等因素断定该裂缝为温度裂缝。再查阅当年的设计资料，发现在结构设计时仅考虑了竖向荷载，未考虑温度应力，在环境温度变化下，才引发了柱顶的水平裂缝。

由于裂缝产生时间较长，发生柱顶水平裂缝的部位，柱箍筋已经锈断，柱主筋已经暴露和生锈。虽然该柱仍能承担竖向荷载，不影响结构的安全使用，但是如此严重的裂缝引起了人们的不安，不符合结构的美观和使用要求，因此该裂缝必须处理。

（3）处理措施

由于该裂缝属于“活裂缝”类型，不影响结构的受力，所以采用“表面修补法”处理，具体措施如下：

a.首先将裂缝内部的污迹进行彻底的清理，并用清洁溶剂清洗干净。

b.采用幕墙结构硅嗣胶对裂缝进行封闭处理，使柱顶钢筋不再生锈，又能适应外廊顶盖的热胀冷缩变化。

经过处理和一段时间的观测，没有新的裂缝产生，符合规范规定的使用要求。

5.2因角柱下沉引发切角块较大的板角裂缝

（1）工程概况

一栋小别墅楼建筑面积400m2，为二、三层现浇框架结构。基础采用直径为1000mm挖孔桩（I=17m，持力层为强风化岩层），-0.900为钢筋混凝土结构地面。该工程于2001年8月开工，2002年4月竣工。2002年9月下旬连续8d大雨之后，楼房角柱下地梁与挖孔桩之间的混凝土支墩出现多条裂缝（最大裂缝宽达2.0mm），角柱上的屋面板出现一条切角块达的板角裂缝（裂缝宽达0.5mm），详图见图4-5。应业主的要求，做了相应的质量检测和事故处理。

（2）原因分析

查阅该别墅楼的设计图纸，再结合现场勘查，发现该别墅区为傍山建筑，小区设有多道挡土墙。而该楼坐落在一个陡坡上，当时为了造地建楼，在原设计挡土墙的基础上又加高挡土墙，而没有采取其它的加固措施。事故部位挡土墙，原设计高7m，后又加高4m，总高为11m。事故发生后挡土墙外移（墙顶外移约150mm），地面土体下陷（约500mm）。初步断定该裂缝时由于低地基下降而造成的。

进一步检测研究，发现原设计挡土墙为“无证设计”，小区内2001年曾有多处外移、开裂。事故部位挡土墙高11m，根据计算主动土压力是原设计的2.5倍。从楼房周边土体下陷、开裂、地梁与挖孔桩之间的支墩裂缝形态看，角柱下挖孔桩的的下部因受回填土的挤压已随挡土墙外移。

角柱下的挖孔桩在外移的同时，也发生下沉，致使角柱出现多条水平小裂缝。角柱下沉又引起其支撑的板角发生挠曲，致使屋面板角出现裂缝。

（3）处理措施

由于角柱下沉影响结构的安全和使用，必须予以处理。其具体措施如下：

首先，对挡土墙采用减轻负荷（挖去上层一部分填土，改填混凝土大空心管），及增设锚杆等方法进行加固。角柱下挖孔桩，在原桩两侧加设2根直径为1000mm挖孔桩（持力层为微风化岩层）进行基础托换，另外再适当顶升角柱。

对于板角已出现的裂缝，由于对结构承载没有影响，故采用“表面修补法”。在裂缝的表面喷涂1：2.5水泥砂浆，以防止外界因素对裂缝的影响。

该屋面板自加固后，结构使用正常，板角再没有新的裂缝产生，符合规范规定的使用要求。

6.结语

综上所述，混凝土的裂缝类型很多形成的原因也很复杂多样，并且不可避免，既然不能避免我们就该采取措施积极主动的预防，并且做好后续的治理工作，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，当裂缝出现的时候我们要分析其类型，形成原因，同时要通过合理设计混凝土配合比、根据工程选择材料、设计合理、加强施工管理、提高技术水平、熟知操作规程，这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生，把裂缝宽度控制在设计范围内，尽量减少裂缝造成的危害。随着当今我们对混凝土结构裂缝的不断深入研究，材料科学的日新月异和建筑技术水平的不断创新，相信混凝土裂缝问题将会逐渐地解决。

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现代物业杂志社

2020-04-09