浅谈混凝土施工的裂缝与预防措施
王清峰 陈小敏
【摘要】工程质量是决定工程建设成败的关键，质量的优劣对工程建成后的使用有直接影响，控制工程建设质量是参建各方工作的重点及共同的职责。近几年来，我国基础建设迅速发展，各地兴建了大量的混凝土建筑，但混凝土裂缝现象极为普遍，裂缝的存在不仅影响到砼结构强度、整体性和耐久性，甚至引起严重渗漏，影响并缩短建筑物的使用寿命，成为影响建筑物的正常使用和结构安全的主要因素之一，如何预防、控制砼裂缝，是现代建筑工程施工中普遍关注的问题。
【关键词】施工；裂缝；温度；应力；措施
1.绪论
（1）随着混凝土商品化及泵送混凝土技术的大量推广，水泥混凝土施工在现代工程建设中占有很重要的地位，而在今天，建筑工程施工中混凝土的裂缝较为普遍，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。
（2）混凝土是一种由骨料、水泥、水及其他外加剂混合而形成的非均质脆性材料。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、气穴和微裂缝，由于这些初始缺陷的存在使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。此种裂缝对结构影响很大，应尽量避免出现。为控制砼产生裂缝，尤其是宏观裂缝，有必要找出裂缝的原因，采取有效的措施，避免裂缝的发生。
2.温度裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，突发性的外力，温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降，养护环境不当和化学作用引起的裂缝等。施工中遇到的主要是温度裂缝，因此本文简要阐述施工中混凝土温度裂缝的成因和预防措施做一探讨。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。
2.1裂缝的成因。
（1）混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
（2）在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗渗能力等。
2.2混凝土温度应力的分析。根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
2.2.1早期。自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
2.2.2中期。自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
2.2.3晚期。混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
2.3温度应力分类：
2.3.1自生应力。边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
2.3.2约束应力。结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
3.混凝土裂缝预防措施
3.1减轻温度应力。减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
3.1.1控制温度的措施如下：采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；
3.1.2改善约束条件的措施是：合理地分缝分块；避免基础过大起伏；合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
3.2正确使用外加剂。
（1）为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，比单纯的靠改善外部条件，会更加简捷、经济。
（2）例如使用减水防裂剂，总结其主要作用为：水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生，减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
3.3养护。
（1）养护不好不仅对混凝土强度影响很大，还极易产生裂缝。养护的方法很多，不管采用哪种方法，能使混凝土保持湿养，散发水分越慢越好。采用塑料薄膜进行封闭式的养护方法较为理想，即简单、养护效果好，并能充分利用施工余水进行养护。采用塑料薄膜进行封闭式养护法，由于塑料透水率很低，又能保温，不仅充分利用了施工余水进行养护，而且对减少收缩裂缝起着重要作用。
（2）混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的影响，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。
3.4施工方法。对软硬地基，应采取必要的防沉降措施，以避免出现沉降裂缝。防止沉降裂缝，施工前应进行必要的夯实和加固；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；防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡；模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。冬季施工注意防冻，基础部分要及时回填、保温，防止冻胀裂缝。拆模时防止受到剧烈冲击、振动，钢模采用有效的隔离剂。
3.5其它预防措施。
（1）合理确定混凝土配合比，混凝土配合比对干缩率影响很大，单位用水量、水泥用量和含砂率越大，混凝土干缩率也越大。选定骨料最佳级配方案，减少空隙率，使混凝土获得最密实的体积。依靠混凝土本身的密实性达到提高混凝土的抗拉强度、减小收缩裂缝的目的。改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证（2）混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
混凝土的振捣：实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，对提高混凝土的抗拉能力很有力。
4.结论
混凝土施工的裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，由于它的出现会降低建筑物的抗渗能力和承载能力，影响到砼结构强度及砼结构的整体性和耐久性，甚至引起严重渗漏，影响并缩短建筑物的使用寿命，因此对混凝土的各类裂缝要区别对待、认真研究，并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和扩大，保证建筑物和结构安全、稳定地使用。温度变化对结构的应力状态具有显著、不容忽视的影响，施工过程中主要预防温度裂缝，在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义，还应对施工进行严密的组织，严格管理，以保证工程质量。具体施工管理中我们要多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，采取多种处理办法和预防措施。
【摘要】工程质量是决定工程建设成败的关键，质量的优劣对工程建成后的使用有直接影响，控制工程建设质量是参建各方工作的重点及共同的职责。近几年来，我国基础建设迅速发展，各地兴建了大量的混凝土建筑，但混凝土裂缝现象极为普遍，裂缝的存在不仅影响到砼结构强度、整体性和耐久性，甚至引起严重渗漏，影响并缩短建筑物的使用寿命，成为影响建筑物的正常使用和结构安全的主要因素之一，如何预防、控制砼裂缝，是现代建筑工程施工中普遍关注的问题。
【关键词】施工；裂缝；温度；应力；措施
1.绪论
（1）随着混凝土商品化及泵送混凝土技术的大量推广，水泥混凝土施工在现代工程建设中占有很重要的地位，而在今天，建筑工程施工中混凝土的裂缝较为普遍，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。
（2）混凝土是一种由骨料、水泥、水及其他外加剂混合而形成的非均质脆性材料。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、气穴和微裂缝，由于这些初始缺陷的存在使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。此种裂缝对结构影响很大，应尽量避免出现。为控制砼产生裂缝，尤其是宏观裂缝，有必要找出裂缝的原因，采取有效的措施，避免裂缝的发生。
2.温度裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，突发性的外力，温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降，养护环境不当和化学作用引起的裂缝等。施工中遇到的主要是温度裂缝，因此本文简要阐述施工中混凝土温度裂缝的成因和预防措施做一探讨。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。
2.1裂缝的成因。
（1）混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
（2）在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗渗能力等。
2.2混凝土温度应力的分析。根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：
2.2.1早期。自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
2.2.2中期。自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。
2.2.3晚期。混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。
2.3温度应力分类：
2.3.1自生应力。边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
2.3.2约束应力。结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
3.混凝土裂缝预防措施
3.1减轻温度应力。减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
3.1.1控制温度的措施如下：采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；
3.1.2改善约束条件的措施是：合理地分缝分块；避免基础过大起伏；合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
3.2正确使用外加剂。
（1）为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，比单纯的靠改善外部条件，会更加简捷、经济。
（2）例如使用减水防裂剂，总结其主要作用为：水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生，减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
3.3养护。
（1）养护不好不仅对混凝土强度影响很大，还极易产生裂缝。养护的方法很多，不管采用哪种方法，能使混凝土保持湿养，散发水分越慢越好。采用塑料薄膜进行封闭式的养护方法较为理想，即简单、养护效果好，并能充分利用施工余水进行养护。采用塑料薄膜进行封闭式养护法，由于塑料透水率很低，又能保温，不仅充分利用了施工余水进行养护，而且对减少收缩裂缝起着重要作用。
（2）混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温度、湿度变形的影响，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。
3.4施工方法。对软硬地基，应采取必要的防沉降措施，以避免出现沉降裂缝。防止沉降裂缝，施工前应进行必要的夯实和加固；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；防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡；模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。冬季施工注意防冻，基础部分要及时回填、保温，防止冻胀裂缝。拆模时防止受到剧烈冲击、振动，钢模采用有效的隔离剂。
3.5其它预防措施。
（1）合理确定混凝土配合比，混凝土配合比对干缩率影响很大，单位用水量、水泥用量和含砂率越大，混凝土干缩率也越大。选定骨料最佳级配方案，减少空隙率，使混凝土获得最密实的体积。依靠混凝土本身的密实性达到提高混凝土的抗拉强度、减小收缩裂缝的目的。改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证（2）混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
混凝土的振捣：实行快插慢拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实，对提高混凝土的抗拉能力很有力。
4.结论
混凝土施工的裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，由于它的出现会降低建筑物的抗渗能力和承载能力，影响到砼结构强度及砼结构的整体性和耐久性，甚至引起严重渗漏，影响并缩短建筑物的使用寿命，因此对混凝土的各类裂缝要区别对待、认真研究，并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和扩大，保证建筑物和结构安全、稳定地使用。温度变化对结构的应力状态具有显著、不容忽视的影响，施工过程中主要预防温度裂缝，在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义，还应对施工进行严密的组织，严格管理，以保证工程质量。具体施工管理中我们要多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，采取多种处理办法和预防措施。
