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【摘要】简要分析了混凝土裂缝的类型及原因，并提出了防治的措施。
【关键词】混凝土；裂缝；原因；措施
Concrete works and prevention of cracks
Wang Guo-liang
(Gap Mountain HighwayWeifangShandong262115)
【Abstract】A brief analysis of the types and causes of cracks in concrete, and proposed control measures.
【Key words】Concrete;Cracks;Reasons;Measures
随着我国交通事业的发展，公路交通量飞速膨胀，重型交通车辆也是日益增多，对公路的要求也愈来愈满，水泥砼面层作为高速公路的主要结构形式之一，具有强度高、寿命长、品质好、磨损小、环境适应性好，并能充分的利用地方资源等优点，但在如今水泥砼路面修建技术不断提高的同时，仍出现一些缺陷，如裂缝、沉陷、错台等，尤其是裂缝几乎成为通病之一，本文就水泥砼路面裂缝成因及处治方法，结合工程施工实践进行一些探讨。
1. 裂缝的分类
水泥砼是骨料、水泥、水及在存留其中的一部分气体组成。砼在摊铺后硬化并产生体积变型，或当砼表面失水速度超过实际泌水的上升速度，新拌砼由于迅速干燥而产生塑性收缩，如近表面砼已相当稠硬不能流动但其强度又不足抵抗因收缩受到限制产生的应力时，就会产生开裂。
水泥砼裂缝从产生的原因分析分为：沉降裂缝，塑性收缩裂缝及温度裂缝；从表面现象分为表层裂缝和贯穿裂缝。
1.1表层裂缝：表层裂缝的主要形式为龟裂，一般为砼表面上碎小的三角形花纹状裂缝。裂缝很浅，一般为0.5mm以内。其产生原因既有砼配合比设计原因，又有施工方面原因。设计砼配合比不当，如水泥用量或沙率过大，外加剂使用不当等，砼在动作用下产生离析而导致此类裂缝产生施工方面的原因主要有高温时段施工砼运距过远，砼水分损失较大，干缩变形增大。另外砼浇注后，没有及时覆盖养护，致使养护期内温度过高致使温度荷超过设计温差，路面内应力增大而导致裂缝。
1.2贯穿裂缝：由纵向、横向、斜向裂缝发展而产生的贯穿整块砼版厚的裂缝，也就是通常说的断板现象。从发生时间氛围早期和后期断板；从形式上分为纵向、横向断板。下面主要分析施工过程中产生的早期断板原因：材料原因：由于水泥一般选择为国家大型水泥生产企业产品，质量稳定。一般为沙石料问题。主要反映在其中含泥量及有机质含严重超标，造成砼中水泥与骨料的界面黏结不良，产生界面缺陷，易开裂。
2. 混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
2.1砼的收缩。
收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中，梁、板、柱等小块体构件，预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。
2.2混凝土材料及配合比 。
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时。水泥用量每增加10％，混凝土收缩增加5％；水泥用量不变时，用水量每增加10％，混凝土强度降低20％，混凝土与钢筋的粘结力降低10％。合肥市近两年发现不少商品混凝土浇捣的楼板出现裂缝，总结的原因有如下方面：
（1）粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。
（2）骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。
（3）混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。
（4）水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
（5）水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
2.3施工及现场养护原因。
（1）现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。
（2）高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。
（3）对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。
（4）现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。
（5）现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。
（6）现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。
3. 混凝土裂缝预防措施
根据砼裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：
3.1设计。
在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
3.2施工方案及质量。
提高路基及基层施工质量，公路路基及基层应具备较高的密实度、强度及水稳性，因此规范施工，确保路基及基层施工质量是防止水泥砼面层出现裂缝的重要前提。路基压实度质量要求达到规定的压实度和弯沉值。特别是桥涵构造物附近（死角部位）更应加强压实工作，保证路基有足够的、均匀的强度。路基排水设施应完善，并要充分考虑地下水对路基稳定的影响，对半填、半挖等结合处应进行特殊处理。对于特殊软弱土基、湿陷性黄土等路段，应避免采用水泥砼路面。基层施工要确保基层厚度一致，强度均匀。严格控制基层顶面高程和平整度，以确保砼路面的厚度一致和减小水泥砼与基层的摩阻力。对于标高不足的基层，严禁用散料填补，砼施工前应充分湿润基层及模板。基层养生结束后，应尽快进行路面砼施工，防止基层因暴露时间过长产生干缩裂缝。若出现裂缝，应采取封闭裂缝处理。
严格控制砼配合比，杜绝使用不合格材料：原材料控制集料（砂、石）应选择含泥量、有机质含量在规定允许范围内的材料，粗集料粒径如较大则砼的抗折强度不高，且强度均方差较大，选用粗集料最大粒径宜为35mm，由于5～10mm瓜子片、针片状含量一般较大，易溶于表面，影响表面收光及拉毛，且本身比表面积大，易折断。建议取消5～10mm料，是粗集料成为0.15～5mm、10～40mm的间断级配。细集料采用连续级配，细度模数为2.5～3.2的中偏粗砂。严格控制砼配合比按试验配合比准确配料，尽量减少单位水泥用量、单位用水量。单位水泥用量要精确，误差应控制在1%以内。集料的含水量要及时取得，并充分考虑，并适时调整施工配合比，确保水灰比的准确性。为减少用水量，改善和易性，提高强度而使用合适的外掺剂，应严格控制外掺剂的用量准确性。
3.3养护。
养护的目的是使砼正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。技术关键是设法使砼温度级慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力，阻力裂缝的产生。
常规养护方法是喷水，对一般砼结构，减小表面收縮，防止龟裂是可行的。大体积砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。
4. 裂缝处理
4.1表面修补法。
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
4.2灌浆、嵌缝封堵法。
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
4.3结构加固法。
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
综上所述，水泥砼路面施工过程是一项较复杂的系统工程，它的施工涉及路面结构、水泥砼混合料的特征、施工机械配置、施工技术和施工工艺，以及科学的组织管理等技术问题。只有在施工中严格控制每一个施工环节、每一道施工工艺，切实抓好路基及基层强度，砼原材料及配合比设计，砼施工工艺等环节，才能保证水泥砼路面的施工质量，避免裂缝产生。
［文章编号］1006-7619（2011）12-02-211
【关键词】混凝土；裂缝；原因；措施
Concrete works and prevention of cracks
Wang Guo-liang
(Gap Mountain HighwayWeifangShandong262115)
【Abstract】A brief analysis of the types and causes of cracks in concrete, and proposed control measures.
【Key words】Concrete;Cracks;Reasons;Measures
随着我国交通事业的发展，公路交通量飞速膨胀，重型交通车辆也是日益增多，对公路的要求也愈来愈满，水泥砼面层作为高速公路的主要结构形式之一，具有强度高、寿命长、品质好、磨损小、环境适应性好，并能充分的利用地方资源等优点，但在如今水泥砼路面修建技术不断提高的同时，仍出现一些缺陷，如裂缝、沉陷、错台等，尤其是裂缝几乎成为通病之一，本文就水泥砼路面裂缝成因及处治方法，结合工程施工实践进行一些探讨。
1. 裂缝的分类
水泥砼是骨料、水泥、水及在存留其中的一部分气体组成。砼在摊铺后硬化并产生体积变型，或当砼表面失水速度超过实际泌水的上升速度，新拌砼由于迅速干燥而产生塑性收缩，如近表面砼已相当稠硬不能流动但其强度又不足抵抗因收缩受到限制产生的应力时，就会产生开裂。
水泥砼裂缝从产生的原因分析分为：沉降裂缝，塑性收缩裂缝及温度裂缝；从表面现象分为表层裂缝和贯穿裂缝。
1.1表层裂缝：表层裂缝的主要形式为龟裂，一般为砼表面上碎小的三角形花纹状裂缝。裂缝很浅，一般为0.5mm以内。其产生原因既有砼配合比设计原因，又有施工方面原因。设计砼配合比不当，如水泥用量或沙率过大，外加剂使用不当等，砼在动作用下产生离析而导致此类裂缝产生施工方面的原因主要有高温时段施工砼运距过远，砼水分损失较大，干缩变形增大。另外砼浇注后，没有及时覆盖养护，致使养护期内温度过高致使温度荷超过设计温差，路面内应力增大而导致裂缝。
1.2贯穿裂缝：由纵向、横向、斜向裂缝发展而产生的贯穿整块砼版厚的裂缝，也就是通常说的断板现象。从发生时间氛围早期和后期断板；从形式上分为纵向、横向断板。下面主要分析施工过程中产生的早期断板原因：材料原因：由于水泥一般选择为国家大型水泥生产企业产品，质量稳定。一般为沙石料问题。主要反映在其中含泥量及有机质含严重超标，造成砼中水泥与骨料的界面黏结不良，产生界面缺陷，易开裂。
2. 混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。
2.1砼的收缩。
收缩是砼的一个主要特性，对砼的性能有很大影响。由于收缩而产生的微观裂缝一旦发展，则有可能引起结构物的开裂、变形甚至破坏。产生收缩裂缝的原因，一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起砼收缩而产生的裂缝。多为规则的条状，很少交叉。常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行。收缩裂缝多发生在大体积砼中，梁、板、柱等小块体构件，预应力构件极少产生收缩裂缝。砼收缩裂缝危害较大，尤其是暴露在大气中的构筑物，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。
2.2混凝土材料及配合比 。
配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时。水泥用量每增加10％，混凝土收缩增加5％；水泥用量不变时，用水量每增加10％，混凝土强度降低20％，混凝土与钢筋的粘结力降低10％。合肥市近两年发现不少商品混凝土浇捣的楼板出现裂缝，总结的原因有如下方面：
（1）粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。
（2）骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。
（3）混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。
（4）水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。
（5）水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
2.3施工及现场养护原因。
（1）现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。
（2）高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。
（3）对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。
（4）现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。
（5）现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。
（6）现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。
3. 混凝土裂缝预防措施
根据砼裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：
3.1设计。
在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。
3.2施工方案及质量。
提高路基及基层施工质量，公路路基及基层应具备较高的密实度、强度及水稳性，因此规范施工，确保路基及基层施工质量是防止水泥砼面层出现裂缝的重要前提。路基压实度质量要求达到规定的压实度和弯沉值。特别是桥涵构造物附近（死角部位）更应加强压实工作，保证路基有足够的、均匀的强度。路基排水设施应完善，并要充分考虑地下水对路基稳定的影响，对半填、半挖等结合处应进行特殊处理。对于特殊软弱土基、湿陷性黄土等路段，应避免采用水泥砼路面。基层施工要确保基层厚度一致，强度均匀。严格控制基层顶面高程和平整度，以确保砼路面的厚度一致和减小水泥砼与基层的摩阻力。对于标高不足的基层，严禁用散料填补，砼施工前应充分湿润基层及模板。基层养生结束后，应尽快进行路面砼施工，防止基层因暴露时间过长产生干缩裂缝。若出现裂缝，应采取封闭裂缝处理。
严格控制砼配合比，杜绝使用不合格材料：原材料控制集料（砂、石）应选择含泥量、有机质含量在规定允许范围内的材料，粗集料粒径如较大则砼的抗折强度不高，且强度均方差较大，选用粗集料最大粒径宜为35mm，由于5～10mm瓜子片、针片状含量一般较大，易溶于表面，影响表面收光及拉毛，且本身比表面积大，易折断。建议取消5～10mm料，是粗集料成为0.15～5mm、10～40mm的间断级配。细集料采用连续级配，细度模数为2.5～3.2的中偏粗砂。严格控制砼配合比按试验配合比准确配料，尽量减少单位水泥用量、单位用水量。单位水泥用量要精确，误差应控制在1%以内。集料的含水量要及时取得，并充分考虑，并适时调整施工配合比，确保水灰比的准确性。为减少用水量，改善和易性，提高强度而使用合适的外掺剂，应严格控制外掺剂的用量准确性。
3.3养护。
养护的目的是使砼正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。技术关键是设法使砼温度级慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程中的温差。以便减小温度应力，阻力裂缝的产生。
常规养护方法是喷水，对一般砼结构，减小表面收縮，防止龟裂是可行的。大体积砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。
4. 裂缝处理
4.1表面修补法。
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
4.2灌浆、嵌缝封堵法。
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
4.3结构加固法。
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
综上所述，水泥砼路面施工过程是一项较复杂的系统工程，它的施工涉及路面结构、水泥砼混合料的特征、施工机械配置、施工技术和施工工艺，以及科学的组织管理等技术问题。只有在施工中严格控制每一个施工环节、每一道施工工艺，切实抓好路基及基层强度，砼原材料及配合比设计，砼施工工艺等环节，才能保证水泥砼路面的施工质量，避免裂缝产生。
［文章编号］1006-7619（2011）12-02-211