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【摘要】变形作用会引起工程结构中混凝土裂缝以及其他一些问题。文章凭借在大量的施工中积累的处理裂缝的经验以及坚实的理论研究，提出了建筑工程结构中混凝土裂缝原因及预防措施。
【关键词】工程结构；混凝土裂缝；预防控制
混凝土结构的施工，需要在模板及其支架的支护下进行，由于种种不良因素对这两种不同系统的作用，常常诱发施工期混凝土结构质量事故。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑裂缝，并且近年来日趋增强，它已影响到生产和生活，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。
混凝土工程裂缝影响工程质量的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题。对于变形作用引起混凝土裂缝研究还很不成熟，国家缺乏相关规范及规程，它涉及结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。
一、混凝土裂缝分析
1、塑性裂缝：
1.1 裂缝现象：裂缝在结构表面出现，形状很不规则且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期（一般在浇筑后4小时左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高（40℃以上），而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，属于干缩裂缝，出现普遍。
1.2 产生原因：混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂。混凝土水灰比过大，模板过于干燥。
1.3 预防措施：配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率；同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度。浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润，混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。此外，要加强表面的抹压和养护工作。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。
2、干缩裂缝：
2.1 裂缝现象：裂缝为表面性，宽度较细。其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁、板类构件（或桁架杆件），多沿短向分布；整体性结构多发生在结构变截面处；平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，但侧面也常出现，并随湿度和温度变化而逐渐发展。
2.2 产生原因：混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，或者构件水分蒸发，产生体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层，后张法预应力构件露天生产后长久为张拉等。
2.3 预防措施：混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大；严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂；混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件，可覆盖草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖，避免发生过大湿度变化。
3、温度裂缝：
3.1 裂缝现象：表面温度裂缝走向无一定规律性；梁板式或长度尺寸较大的结构，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，一般与短边方向平行或接近于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间，缝宽受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窗状，但个别也有下宽上窄情况，遇上下边缘区配筋较多的结构，在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
3.2 产生原因：表面温度裂缝，多由于温度较大。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面胺到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。深进的和贯穿的浊裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度很高，加上水泥水化热的混凝土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，由于与刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件，混凝土降温制度控制不严，降温过速，或养生窑坑急剧揭盖，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎模的约束，常导致构件表面或肋部出现裂缝。
3.3 预防措施：尽量选用低热或中熱水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；或混凝土中掺适量粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、减水剂，以改善和易性，减少水泥用量。避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。大型设备基础采取分块分层间隔浇筑（间隔时间5～7天），分块厚度1～1.5m，以利水化热散发和减少约束作用；或每隔20～30m留一条0.5～1.0m宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。
二、结语
混凝土结构的施工，绝对安全是不可能达到的，但在可接受的概率水平上可以得到保证，该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前，可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作，是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果。
【关键词】工程结构；混凝土裂缝；预防控制
混凝土结构的施工，需要在模板及其支架的支护下进行，由于种种不良因素对这两种不同系统的作用，常常诱发施工期混凝土结构质量事故。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑裂缝，并且近年来日趋增强，它已影响到生产和生活，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。
混凝土工程裂缝影响工程质量的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题。对于变形作用引起混凝土裂缝研究还很不成熟，国家缺乏相关规范及规程，它涉及结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。
一、混凝土裂缝分析
1、塑性裂缝：
1.1 裂缝现象：裂缝在结构表面出现，形状很不规则且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期（一般在浇筑后4小时左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高（40℃以上），而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，属于干缩裂缝，出现普遍。
1.2 产生原因：混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂。混凝土水灰比过大，模板过于干燥。
1.3 预防措施：配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率；同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度。浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润，混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。此外，要加强表面的抹压和养护工作。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。
2、干缩裂缝：
2.1 裂缝现象：裂缝为表面性，宽度较细。其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁、板类构件（或桁架杆件），多沿短向分布；整体性结构多发生在结构变截面处；平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，但侧面也常出现，并随湿度和温度变化而逐渐发展。
2.2 产生原因：混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，或者构件水分蒸发，产生体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化，混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层，后张法预应力构件露天生产后长久为张拉等。
2.3 预防措施：混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大；严格控制砂石含泥量，避免使用过量粉砂；混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件，可覆盖草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆盖，避免发生过大湿度变化。
3、温度裂缝：
3.1 裂缝现象：表面温度裂缝走向无一定规律性；梁板式或长度尺寸较大的结构，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，一般与短边方向平行或接近于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。裂缝宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间，缝宽受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窗状，但个别也有下宽上窄情况，遇上下边缘区配筋较多的结构，在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。
3.2 产生原因：表面温度裂缝，多由于温度较大。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面胺到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。深进的和贯穿的浊裂缝多由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度很高，加上水泥水化热的混凝土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将传统在混凝土浇筑后2-3个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。基础工程长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，由于与刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件，混凝土降温制度控制不严，降温过速，或养生窑坑急剧揭盖，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎模的约束，常导致构件表面或肋部出现裂缝。
3.3 预防措施：尽量选用低热或中熱水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；或混凝土中掺适量粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、减水剂，以改善和易性，减少水泥用量。避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。大型设备基础采取分块分层间隔浇筑（间隔时间5～7天），分块厚度1～1.5m，以利水化热散发和减少约束作用；或每隔20～30m留一条0.5～1.0m宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。
二、结语
混凝土结构的施工，绝对安全是不可能达到的，但在可接受的概率水平上可以得到保证，该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前，可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作，是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果。