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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

水泥混凝土收縮裂縫問(wèn)題成因分析

魏文微，張羅利

［摘要］本文通過(guò)對(duì)水泥混凝土產(chǎn)生裂縫問(wèn)題的原因進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了影響裂縫的主要因素。為研究裂縫問(wèn)題提供了參考依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］水泥；混凝土；裂縫成因0概述

影響混凝土耐久性最大的問(wèn)題仍然是裂縫問(wèn)題，在現(xiàn)代混凝土，裂縫可以說(shuō)遍布各種混凝土結(jié)構(gòu)有人說(shuō)，世界現(xiàn)在的混凝土結(jié)構(gòu)，無(wú)板不裂，無(wú)梁不裂，裂縫是混凝土這種材料的一個(gè)屬性，裂是必然的，不裂不可能。

裂縫分無(wú)害裂縫和有害裂縫。有害裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的使用安全壽命影響是巨大的。如果一道梁裂了一條通縫，就無(wú)法承受荷載，它的運(yùn)行安全就沒(méi)有保障；鐵路隧道里拱部裂了一條通縫，就會(huì)長(zhǎng)期漏水，對(duì)行車安全帶來(lái)的危險(xiǎn)是巨大的。

影響混凝土裂縫的原因非常多，也非常復(fù)雜，牽扯到工程設(shè)計(jì)、原材料選擇、配合比到施工工藝等方方面面。本文根據(jù)筆者多年的工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因并加以分析。

設(shè)計(jì)方面的原因

1.1結(jié)構(gòu)尺寸

由于我國(guó)的工程規(guī)模越來(lái)越大，各種復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)也越來(lái)越多，這是使許多設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)出大量的超長(zhǎng)超大的超靜定結(jié)構(gòu)。筆者曾在一個(gè)工地施工過(guò)一道65m長(zhǎng)、1.5m高、1m寬的梁，中間卻沒(méi)有設(shè)伸縮縫。結(jié)構(gòu)尺寸越大或越長(zhǎng)，產(chǎn)生溫度裂縫的可能性就越大。像這樣的結(jié)構(gòu)，完全是在挑戰(zhàn)混凝土這種材料伸縮的極限，怎么可能不裂？

1.2鋼筋越來(lái)越密集

許多工程結(jié)構(gòu)鋼筋越來(lái)越密集，到了成年人手指無(wú)法插進(jìn)的程度混凝土對(duì)鋼筋的握裹力較小，兩者間的界面是混凝土中的薄弱部位配筋過(guò)多界面增大，容易開(kāi)裂。近20年來(lái)，原來(lái)許多素混凝土結(jié)構(gòu)全部變?yōu)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，但并不耐久比如我國(guó)隧道混凝土結(jié)構(gòu)，上世紀(jì)全部是素混凝土，強(qiáng)度也就C30，厚度一般不超過(guò)50dm，現(xiàn)在全部改為鋼筋混凝土，厚度大部分都在1m以上，可是現(xiàn)在隧道的病害比過(guò)去反而嚴(yán)重的多我國(guó)各種橋梁的橋墩，過(guò)去如果不是特殊條件，比如超高（高度一般大于50m超細(xì)（高寬比大于50倍）一般為素混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在全部改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但過(guò)去基本無(wú)肉眼可見(jiàn)的裂縫，現(xiàn)在基本都有。

1.3設(shè)計(jì)強(qiáng)度也越來(lái)越高

上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)重要混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度一般都是C30，本世紀(jì)以來(lái)，基本上都是C40以上，尤其是梁板結(jié)構(gòu)，有的達(dá)到了C60C80甚至C100，混凝土強(qiáng)度越高水泥用量越大，收縮就越大，這也是產(chǎn)生大量裂縫的一個(gè)主要原因。

原材料的原因

2.1水泥的粗細(xì)程度

在現(xiàn)代水泥生產(chǎn)中，最重要的一個(gè)變化就是和上個(gè)世紀(jì)相比，水泥的細(xì)度大幅的提升，以我國(guó)O42.5水泥為例，比表面積有的高的達(dá)400m/kg以上，低的在330m/kg以上。水泥的細(xì)度越細(xì)，其天、28天強(qiáng)度就會(huì)越高。這對(duì)于施工單位提前拆模，設(shè)計(jì)方面設(shè)計(jì)出更高強(qiáng)度的混凝土非常有利。但水泥的細(xì)度越細(xì)，反應(yīng)速度越快，混凝土的初凝、終凝時(shí)間就會(huì)越短，收縮就會(huì)加劇?；炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的可能性就會(huì)越大。

2.2水泥中的 CA 含量

含量越高，水化熱越高，水泥的天強(qiáng)度也越高，收縮也越大，裂縫產(chǎn)生的可能性也越大。所以選擇含量低的水泥，能夠減少收縮，也就減少了裂縫產(chǎn)生的可能性目前，我國(guó)水泥的含量在7%9%之間

2.3水泥中的 CS 含量

含量的高低直接影響水泥和混凝土的28天強(qiáng)度。也就是說(shuō)，含量越高，水泥和混凝土的28天強(qiáng)度就越高，上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)水泥的含量基本在40%50%之間，本世紀(jì)以來(lái)，已經(jīng)提升到50%65%之間含量的提高，有利于配制出高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，縮短施工工期，但是也會(huì)增加混凝土的收縮，增加裂縫產(chǎn)生的可能性，尤其是對(duì)混凝土90天以后的強(qiáng)度帶來(lái)不利影響，也就間接對(duì)耐久性帶來(lái)了不利影響。

2.4細(xì)集料的含泥量

細(xì)集料的含泥量，對(duì)混凝土的和易性、體積穩(wěn)定性和強(qiáng)度都有極大的影響。含泥量越高，對(duì)混凝土的各種性能的影響越大，所以必須對(duì)細(xì)集料的含泥量給予高度重視。

2.5粗細(xì)集料的用量及級(jí)配

對(duì)混凝土來(lái)說(shuō)，料的用量越大，體積穩(wěn)定性越好，混凝土收縮就越小，也就是說(shuō)，產(chǎn)生裂縫的可能性就越低。所以說(shuō)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程師來(lái)說(shuō)，在滿足施工工藝要求的前提下，盡可能增加料用量，可以提高耐久性，提高強(qiáng)度，減小裂縫產(chǎn)生的可能性，降低工程成本。另外，粗細(xì)料的級(jí)配也嚴(yán)重影響混凝土的收縮，級(jí)配越好，體積穩(wěn)定性越好，產(chǎn)生裂縫的可能性就越小，相反，級(jí)配不好，體積穩(wěn)定性就差。

水泥混凝土配合比

3.1水灰比

水灰比越大，強(qiáng)度越低，混凝土抗裂性能越差，抗凍抗?jié)B性能越差，耐久性也越差。所以說(shuō)，在滿足施工工藝要求的前提下，盡可能的降低水灰比。這是一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工地實(shí)驗(yàn)室主任首要考慮的重要問(wèn)題，也是做配合比第一關(guān)鍵問(wèn)題。

3.2配合比中的礦物摻合料

工程實(shí)踐不斷證明，混凝土中的礦物摻合料若摻配不當(dāng)，也會(huì)增加混凝土的收縮，增加裂縫發(fā)生的可能性例如硅灰，若摻配不當(dāng)，增加混凝土的收縮，就會(huì)增加裂縫產(chǎn)生的可能性。粉煤灰量過(guò)大，也會(huì)降低混凝土前期的抗拉性能，產(chǎn)生收縮裂縫。

3.3外加劑

在保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工情況下，摻外加劑如減水劑，會(huì)降低混凝土用水量，降低水化溫度，提高混凝土的密實(shí)度，減少裂縫出現(xiàn)的可能性。大量的工程實(shí)踐證明，不管是聚羧酸減水劑還是萘系減水劑，都會(huì)使混凝土的收縮增大，使用不當(dāng)就容易產(chǎn)生裂縫。

施工工藝

4.1風(fēng)速

當(dāng)施工線上的風(fēng)力過(guò)大，特別是超過(guò)四級(jí)以上，會(huì)使混凝土表面失水速度加快，從而產(chǎn)生收縮裂縫，或者產(chǎn)生假凝現(xiàn)象，都會(huì)對(duì)混凝土的耐久性帶來(lái)不利影響。

4.2施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、溫度

施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度過(guò)高，也會(huì)加速水泥的水化，導(dǎo)致混凝土失水過(guò)快產(chǎn)生裂縫特別是夏天，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度超過(guò)30℃時(shí)，坍落度損失就會(huì)立即加大，這樣就容易產(chǎn)生施工質(zhì)量問(wèn)題，最重要的就是容易產(chǎn)生裂縫

4.3施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)溫差

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫差過(guò)大，特別是晝夜溫差大于15℃的時(shí)候，在溫度應(yīng)力的作用下，混凝土就有可能產(chǎn)生裂縫給工程質(zhì)量和耐久性帶來(lái)極為不利的影響。

4.4施工現(xiàn)場(chǎng)的空氣相對(duì)濕度

空氣相對(duì)濕度過(guò)低，也就是說(shuō)氣候過(guò)于干燥。就會(huì)使混凝土表面蒸發(fā)加快，就容易產(chǎn)生收縮裂縫，相反，空氣相對(duì)濕度高，混凝土表面蒸發(fā)緩慢，產(chǎn)生裂縫的可能性就減少。

4.5混凝土振搗

振搗是混凝土施工過(guò)程最重要的一個(gè)施工環(huán)節(jié)，振搗的好壞，直接影響混凝土的質(zhì)量欠振會(huì)造成混凝土的不均勻，不密實(shí)而引起混凝土開(kāi)裂同樣過(guò)振也有問(wèn)題，過(guò)振會(huì)造成混凝土粗細(xì)料分離，受力不均，也會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。

4.6混凝土抹面

抹面是混凝土最重要的一個(gè)施工工藝步驟。在混凝土沒(méi)有凝之前，也可能由于混凝土收縮，形成一些可見(jiàn)或不可見(jiàn)的裂縫，這時(shí)候，用抹面的工藝來(lái)消除混凝土表面的這些裂縫，這可以大大提高混凝土表面的力學(xué)性能，減少裂縫發(fā)生的可能性，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性根據(jù)者多年來(lái)一些不全面的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在條件允許時(shí)，盡可能多抹面，會(huì)工程質(zhì)量帶來(lái)意的好處。

4.7混凝土養(yǎng)生

養(yǎng)生是混凝土最重要的施工環(huán)節(jié)，在混凝土凝固的過(guò)程中，會(huì)使混凝土表面失水，從而產(chǎn)生裂縫等不良情況讓混凝土得到充分的養(yǎng)生，可以防止在這個(gè)時(shí)段混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快給混凝土帶來(lái)病害所以，現(xiàn)場(chǎng)工程師應(yīng)該重視混凝土的養(yǎng)生，避免因養(yǎng)生不到位，不及時(shí)給工程質(zhì)量帶來(lái)危害。

結(jié)束語(yǔ)

總之，混凝土產(chǎn)生裂縫的因素比較多也比較復(fù)雜，要解決裂縫問(wèn)題，首先要把產(chǎn)生裂縫的原因全部梳理清楚，這是萬(wàn)里長(zhǎng)征必須要走的第一步以上是筆者根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的一些影響裂縫的主要原因。希望能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供參考

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供稿人：魏文微，張羅利

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《不燃級(jí)金屬面板保溫裝飾一體板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會(huì)議培訓(xùn)】

2025全國(guó)混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會(huì)

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2025第二十一屆全國(guó)商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國(guó)商品混凝土年會(huì)

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【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見(jiàn)預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

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