1 概述

自混凝土问世以来，就伴随着裂缝带来的困扰，混凝土裂缝的存在，会使得混凝土内的钢筋受到不同程度的腐蚀作用，从而降低了其结构承载力、抗渗能力，不仅影响建筑结构得美观、还会导致建筑结构的使用寿命减少。混凝土是由水泥、水、砂石骨料及其他外加材料混合在一起形成的非均质多相复合脆性材料。通过长期的实验、科研与实践，确定了混凝土构件中的裂缝是不能全部避免的。从亚微观的方面考虑，混凝土是由水泥水化物、不同尺寸的骨材、气孔、毛细孔、表面微裂纹(水化热干缩导致水泥开裂形成的细小裂纹)、界面微裂纹(干缩泌水导致的裂纹)和表面过渡物质组合而成的材料。

我们所谓的微裂纹通常对结构没有害处，微裂纹在混凝土在受力之前，就大面积存在其内部。但是单是它们对于混凝土结构来说是“隐形的杀手”，如果在结构受到大量外力作用、温差或其他因素的影响下，微裂纹会逐渐扩张、连通变成肉眼可见的有害裂缝。

综上所述，我们没有办法完全避免混凝土裂缝的产生，但是我们可以将裂缝的大小控制在一定范围内，这就需要我们在施工的过程中应该采取各种预防的措施，尽最大努力减少混凝土结构中的裂缝数量和裂缝宽度及深度，满足相关规范的要求。

2 混凝土裂缝产生的原因分析

2.1 塑性收缩产生裂缝

塑性裂缝出现的原因是刚浇筑的混凝土表面暴露在高温或者大风天气之中，受环境影响，表面水分蒸发速度过快，导致混凝土毛细管中负压强度过大，暴露在空气中的表层混凝土体积快速收缩，产生变形应力，而此时的混凝土几乎没有强度，无法与变形应力抗衡，这时混凝土表面就出现了塑性收缩裂缝。

除此之外，在混凝土制造过程中，对原材或者配比使用不合适也会产生塑性裂缝，例如：水泥收缩率过大，水泥或粉砂过量使用，水灰比过大等情况。

2.2 沉降收缩产生裂缝

我国水利资源地区分布极不平衡，各个工程所面临的地质条件均有不同，一些工程建设之初就因地质构造中包含向斜、背斜、裂隙密集带等地质条件，而面临着沉降的威胁。

沉降裂缝的产生基本上都是因为混凝土结构物所在地的土质或者地基产生了不均匀沉降。天然地质条件原因：

（1）结构物所处地带土质不均匀或松软；

（2）结构物建成后地基被附近水源浸泡，导致土质改变产生沉降。

后期施工原因：

（1）地基换填不达标或未压实；

（2）模板刚度低，支撑间距不符合要求、不牢固，若是冬季施工，还会出现冻土解冻后，土质由坚硬变为松软，支撑移位，导致混凝土结构产生裂缝。混凝土沉降裂缝的形式大部分是梭形的，由小至大缓慢延伸，方向与沉降的情况一致，多数都是贯穿性的裂缝，由此可见，其危害程度远大于只出现在混凝土表面的塑性收缩裂缝。

沉降裂缝的宽度多为0.3到0.4mm之间，基本不受温、湿度变化影响，当地基逐渐稳定时，裂缝也将逐渐趋于稳定状态。当裂缝的延伸方向与周围地层垂直或者成30-45度的夹角，且裂隙面积很大时，则多是由错位所形成的。

2.3 温差过大产生裂缝

大体积混凝土的表面和温差较大地区的混凝土构件是温度裂缝的多发地。在气温变化时，混凝土的体积就会出现热胀冷缩的状态，其线涨系数通常是α=1×10-5/℃。当混凝土压缩和高温变形引起约束效应，而无法自然产生热时，在砼构件中也会产生温度应力。

①在温度骤然下降时，混凝土表面因受降温影响会形成极大收缩量。由于表面与混凝土内部之间具有一定温度差异，此时混凝土内部的水泥产生水化热一直维持在较高的工作温度，而且收缩量也较小，因此表面的水泥在进行压缩时，就会收到内在水泥的束缚，并由此形成了拉应力，而当拉应力大于其内在抗拉强度时，此时便形成了高温裂纹。

裂缝状态：裂缝非常细，数量多、分布比较均匀，裂缝的宽度和深度与降温幅度成正比例关系。

②当混凝土凝结时，由于混凝土内部水泥和水化学反应生成的巨大水化热(重要反应矿物：C3S、C2S、C3A、C4Af)，使混凝土在凝结流程中的工作温度持续上升，直到到达最大工作温度，就开始进行降温过程，最后混凝土整个结构的工作温度就会降至年平均温度以下。在混凝土的降温过程中，由于热胀冷缩的机理，在混凝土内部就会形成高温内部应力。当钢筋混凝土的抗拉强度低于此温度应力值时，高温裂纹就形成了。而这些高温裂纹也会导致钢筋混凝土的腐蚀，会使钢筋混凝土碳化，降低混凝土的抗冻融、抗渗性能及其强度。

裂缝状态：由于是内部应力所形成的裂隙，导致裂隙多呈贯通性。裂隙走向并无特定规则，但大面积的裂隙常为相互交错的状态，较小的结构，也可能会与其边界平行，而裂隙长度大小也不等，受气温影响，冬天较阔，夏季缩狭。

③当建筑物地处气候严寒的北方地区时，高温裂缝就比较普遍。但如果冬季气温降到-20℃时，混凝土在如此长时间的低温条件下被深度冷冻，进而超过了建筑物最大的冷缩值，在建筑物内就形成了强制应力，称温度内部应力。当温度应力超过混凝土构件的抗拉强度时，就会产生混凝土裂纹。此时裂纹将由应力集中的地方开始向其他地方扩散，由此可见，刚施工的、有裂缝的和没有做好保温的建筑物，更加容易出现温度裂缝。

裂缝类型：多呈贯通性，且极易出现在结构转角点和强度骤然改变的应力集中部位。

2.4 结构受荷集中产生裂缝

裂纹在混凝土建筑物中是一直存在的，因为当一般的结构物承担了小于0.5倍的设计负荷重量时，就会形成裂纹的情况，而此时的裂纹通常很小，用肉眼是不可见的(例如水泥凝结早期受震、钢筋混凝土结构在吊装、浇筑、搬运、存放时，吊点或垫块定位不正确、超负荷浇筑、张拉应力值过大等情况，其中最常见的为受弯结构使用时受力形成裂纹)，是无害裂纹，并且混凝土构件的极限破坏荷载值往往要比设计值高出0.5倍，所以正常情况下允许混凝土带缝工作。

那哪些是有害裂缝的呢?按照钢筋混凝土设计规范，在不同的状况下，裂纹的最大宽度是0.2-0.3mm，至于超出一定标准的裂纹，或者设计不允许裂纹的构件上产生的裂纹则是很危险的，要分析各种状况，有针对性的提出解决方案，并小心处理。

2.5 施工不当产生裂缝

在混凝土裂缝的产生原因中，占比最大的就是施工工艺不当的因素，主要有以下几点：

①原材的选择。我们经常会听到“豆腐渣工程”的字眼，究其原因，就是无良的施工者为了节约成本，使用质量不好的水泥、砂、石等材料，导致结构产生裂缝，结构强度得不到保证，危害使用者的生命财产安全。所以说材料质量是工程质量的基础，只有原材料过关，工程质量才会得到根本保证。

②混凝土质量。混凝土作为人工合成的混合材料，在制造过程中的每个环节都非常关键，从配合比的确定，到原材料的加工、运送、搅拌等各道工序，都不可以存在任何的纰漏，如果发生错误，就会对建筑物结构产生不可逆的危险。

③混凝土的养护。尤其是混凝土成型早期的养护与裂缝有极为密切的关系。早期的混凝土表面比内部干燥，如不及时苫盖保湿，极易产生塑性收缩裂缝。

④钢筋锈蚀引起裂缝。施工过程中，钢筋表面污染，未及时清除污染物；混凝土保护层过大或者过小；混凝土浇筑过程中，碰撞钢筋，产生位移等情况，都会引起裂缝。

2.6 化学反应引起的裂缝

混凝土中的碱性骨料在拌和后会产生一些碱性离子，与某些活性骨料会发生化学反应，并且吸收周围环境中的水分体积变大，造成混凝土结构酥松，导致混凝土结构膨胀开裂。这种裂缝一般发生在混凝土结构的使用期间，出现后很难补救，所以要注重预防措施，未雨绸缪。

3 裂缝的预防措施

3.1 设计方面

①“抗”与“放”的关系。在工程设计时应该平衡“抗”与“放”的关系。“抗”描述的是在约束状态下的混凝土构件，没有足够的形变量时，为了防止出现裂缝，而采取的有效措施。“放”描述的是在没有约束状态下的混凝土构件，有足够形变量时，为了防止出现裂缝，而采取的有效措施。设计人员应该根据工程实际状况，灵活平衡康芳关系，在了解工程实况的情况下去选择结构的材料和建设方案。

②配筋。构造钢筋的配置直接影响着钢筋混凝土结构的稳定性，所以，设计人员应该重视构造钢筋的配置，尤其是受弯构件的钢筋直径，钢筋种类的选择。

③使用补偿收缩混凝土。在混凝土中添加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩，使用这一方式，可以减少塑性收缩裂缝的出现。

④尽量避免出现断面。由于断面的存在会造成应力集中的问题现象，所以在设计的过程中，尽量减少断面的存在。如果由于形状和结构因素而必须要设计断面时，就必须及时考虑加强措施，保证结构的稳定性和耐久性。

⑤大体积混凝土。针对大体积混凝土，可以在设计中使用60天龄期的混凝土强度值作为设计值，可以减少混凝土的单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

3.2 材料选择和混凝土配合比设计方面

①根据混凝土结构的要求，选择适合的混凝土强度等级和水泥的品种、等级，如要求早强或者冬季施工，尽量采用R型硅酸盐水泥。

②砂、石原料的含泥量应符合设计及规范要求，选用合适的粗细集料确保混凝土的强度、工作性和经济性。

③合理使用混凝土外加剂。根据混凝土原材、配合比和标号，通过混凝土的试配，确定使用的外加剂种类和数量。

④运用混凝土补偿收缩技术。在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土被称为补偿收缩混凝土。这种混凝土会有一定的预应力，改善了其的内部的应力状态，从而提高了它们的抗裂能力。

⑤模板构造合理。为了防止模板间产生错位、变形导致混凝土裂缝，所以要求混凝土模板和支架必须要有足够的其强度和刚度，足够承受施工过程产生的荷载，避免破坏模板。其次，应掌握合理的拆模时间，不可过早，应该保证混凝土已凝结，拆除时不会开裂，也不能太晚，尽量在水化热峰值的时候拆模，尽量不要错过最佳的养护时机。

⑥配合比。为减少水泥用量，设计应该尽量采用，低水灰比、低用水量。设计人员应该结合现场实际，根据混凝土的运输时间、现场施工人员的工作水平，合理选择配合比。

3.3 现场操作方面

①浇筑温度：在夏季时应该关注混凝土的施工温度，应该低温进模、低温养护，一旦气温过高时，可在经过测试的基础上，用适量冰块调低混凝土原材的温度。

②振捣工作：振捣时，振捣棒要快插慢拔，振捣均匀，根据不同的混凝土种类、混凝土状态合理控制振捣时间，避免过振或漏振。如果条件允许，可重复振捣，重复抹面，尽最大能力排出混凝土内的多余水分和气泡。

③混凝土温度控制：在生产混凝土的过程中，时刻都要关注其温度变化规律，特别是内部温度，以避免因内外部温差变化过大，而形成的高温裂纹。对比于较厚重的大体积混凝土，则更加需要注意水化热的问题，在水化热过程中，可以采取相应的降温措施，以防止水化热高峰集中产生，混凝土凝结后，还可以采用蓄水保温的措施，在表面及时洒水、用薄膜或其他保湿材料加以保护。

④混凝土养护工作：做好早期的混凝土养护工作是减少混凝土收缩裂缝的最佳途径。在混凝土拆模完成后，及时的做好苫盖保湿工作，防止因大风或者高温引起混凝土收缩。对于大体积混凝土结构，可以采用蓄水或者流水养护，效果更佳。

⑤作业条件：避免在强风和暴雨中进行混凝土施工。如果是地下构造的混凝土，应该尽早完成回填工作，以减小裂纹的形成的风险。

4 裂缝的处理

以上是混凝土结构裂缝的产生原因及预防裂缝产生的一些措施。但是在施工过程中不可能完全避免裂缝的出现，因此对混凝土裂缝的后期处理也至关重要。

4.1 表面修补

当混凝土裂缝仅存在于混凝土结构表面，且对结构稳定性无影响时，我们可以直接使用环氧胶泥、水泥砂浆等材料涂抹在混凝土裂缝表面，这种方法既简单又实用，是我们日常生活中最常见的一种修补方法。

4.2 结构加固

当形成贯通性裂缝时，往往会影响混凝土结构的稳定性，这时需要采用加固法处理混凝土裂缝，保证混凝土结构的安全性。钢丝网水泥修补法是将损坏处打毛，清理干净后，刷水泥砂浆，用钢钉将钢丝网固定于混凝土表面，最后涂抹一层水泥砂浆盖住钢丝网，这种方法裂缝荷载提高较少，其延性随损坏程度的增大而降低。环氧树脂注射法是清理干净裂缝处的杂物后，在每条裂缝周围封上凝结剂，然后将环氧树脂注入裂缝中，这种修补方法没有提高裂缝荷载，延性减小最少。钢板粘结法是将钢板粘在凿好并清理干净的裂缝处，其延性减小最多，修补区段已转变成脆性。

4.3 灌浆法

灌浆法主要适用于有抗渗要求、影响主体结构稳定性的深度裂缝。用压力设备将水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等胶结材料压入裂缝，使它硬化后和混凝土形成整体。

4.4嵌缝法

当混凝土表面出现一些细小、不影响结构稳定性的裂缝时，我们可以采用嵌缝法修补。沿着混凝土裂缝注入填补材料，然后抹平，待风干后，打磨平整即可。

4.5 混凝土置换法

在混凝土损坏十分严重的情况下，为了不影响混凝土结构物的基本功能和外表美观，最经济的方法就是采用挖填的方式，用新的混凝土置换坏掉的部分。在施工过程中，需要格外注意新旧面接触部分的粘结能力。

4.6 电化学防腐法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐作用。其中，阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是比较常用的方法，这些方法受环境影响小，可以长期防腐。

4.7 自身愈合法

混凝土自身愈合法是利用微生物修复技术，将一种可以生产石灰石的杆菌细菌孢子，和它生长所需要的其他营养物质，一起掺到混凝土中，在混凝土产生裂缝时，水和氧气进入混您图缝隙中，激活孢子，开始生产石灰石填充混凝土裂缝，当孢子产物填满缝隙时，缺少水和氧气，孢子则进入休眠状态，此时，混凝土裂缝也修复完毕。这种方法的优点是可以延长结构物的使用寿命，缺点是修复需要的时间长，通常需要一个月左右。以上对混凝土裂缝的形成原因、预防措施及补救方法进行了阐述。虽然混凝土裂缝不可避免，但是只要能在实际操作中合理的运用预防及补救措施就可以很大程度的避免混凝土裂缝带来的损失。