浅谈混凝土表面裂缝
王忠文
摘要：通过对在建富绥松花江大桥预制T梁表面裂缝的发现并及时进行讨论研究，提出相应的预防及治理措施。
关键字：预应力混凝土 表面裂缝
随着建筑行业技术水平的飞速发展，人们的观念的更新，人们对混凝土工程外观质量要求愈来愈高，很多工程已经将混凝土外观质量作为质量评定的重要指标。混凝土表面裂缝就是其中较普遍的不利因素，几乎无所不在，因此找出混凝土工程表面外观缺陷对其成因进行分析，提出行之有效的预防及治理措施是十分必要的。
富绥松花江大桥位于富锦市、绥滨县间跨越松花江，是前锋农场至嫩江公路（横二线）上的控制性工程，建设富绥松花江大桥对完善黑龙江省骨架公路网，加强黑龙江省东部三江平原公路网整体功能，改善三江平原地区交通条件，促进社会经济发展具有十分重要的意义。 富绥大桥B1标预制T梁340片，混凝土强度等级C50。在今年5月份，我们例行检查时发现在个别T梁顶板表面有许多裂缝，有些顺着钢筋骨架，但多数分布不均，不规则、长短不一，经过观测，根据“裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H纵深裂缝；h=H贯穿裂缝。”确定为是表面裂缝，即非结构裂缝，并已稳定。但是问题绝不容忽视，不能令其继续存在和蔓延。随即我们就展开了讨论与研究。
首先，裂缝产生的原因
1、 砼收缩引起的裂缝
这种裂缝一般产生在混凝土浇注后初期或者终凝后，混凝土表面水分蒸发而引起变形，此时混凝土几乎不具有强度或者强度很低而产生裂缝。混凝土在终凝前是由气相、固相、液相三相组成的假固体，其中尚有未水化的水泥颗粒，还需吸收周围水分，液、固相间的胶凝体，因水分散失，体积会缩水引起收缩裂缝。混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩两种。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后约4-5h，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现沁水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时砼尚未硬化，称为塑性收缩。而其中水量的多少与混凝土流态有很大关系，且仅发生在混凝土浇筑初期。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便会形成沿钢筋方向的裂缝。缩水收缩（也称干缩）混凝土硬结后，随着表面层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表面水分损失快，内部水分损失慢，因此产生表面收缩大，内部收缩小，表面收缩变形受到内部砼的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面拉应力超过其抗拉极限强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配有钢筋，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
2、 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝，引起温度裂缝的主要因素有：①水化热。混凝土浇筑之后由于水泥水化放热集中，致使内部温度很高，而由于体积大散热缓慢，施工中采取的其它散热技术措施又不得当，内外温差太大，致使表面出现裂缝。②蒸气养护或冬季施工时措施不得当。采用蒸气养护或在冬季施工时所采取的技术措施不得当，升温降温速度过快，使混凝土骤冷骤热，结构内外温度不均，而出现裂缝。③施工时环境温度过高。高温下的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降，由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收
缩而产生裂缝。④新旧混凝土接缝。新旧混凝土接缝处，沿接缝面中部易形成垂直方向开裂。新混凝土由于硬化时的水化热与已经硬化并冷却的旧混凝土之间有温差，另外由于旧混凝土龄期较长，收缩大部分已经完成，而新浇筑混凝土的收缩又受到旧混凝土的约束而产生裂缝，在浇筑混凝土时，其厚度较小面积较大部位尤为明显。
3、 砼原材料质量引起的裂
混凝土原材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。使用不合格水泥出现早期不规则的裂缝；砂石含泥量过大，使砼干燥时产生不规则的网状裂缝；在潮湿的地方，骨料中含有酸性硅化物质与水泥中的碱性物质发生水硅反应生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，构件就会产生爆裂状裂缝；拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时引起钢筋锈蚀，从而产生裂缝。
4、 施工工艺引起的裂缝
在结构施工过程中，由于施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。①施工中，钢筋位置发生变化，导致构件的受压区有效高度减小，降低结构护弯承载能力，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝；②混凝土振捣不密实，出现蜂窝，麻面或空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点；③混凝土搅拌，运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；④混凝土初期养护不好，致使其表面急剧干燥，使得混凝土与大气接触而出现不规则的收缩裂缝；⑤增加水和水泥用量，或水灰比较大，导致砼凝结硬化时收缩量增加，砼表面出现不规则裂缝，由于混凝土坍落度过大，表面出现水泥浮浆而产生龟裂。；⑥混凝土分层或分段浇筑时，接头位置处理不好，在新旧混凝土的施工缝之间出现裂缝；⑦混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象；⑧基础发生沉降，或支架刚度不够，或未按要求进行荷载预压或预压荷载不足，浇筑混凝土后，支架发生不均匀下沉，导致砼出现裂缝。⑨使用外加剂过度提高混凝土早期强度，致使水泥水化热集中在早期的很短时间内，产生温度裂缝；⑩预应力砼施工过程中，以提高混凝土强度等级来弥补设计要求的张拉或放张控制强度，使得砼在龄期很短的情况下承受较大的荷载。
5、 寒冷地区由冻胀引起的裂缝
大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀，因面混凝土产生膨胀应力，同时混凝土胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土强度降低，并导致裂缝出现，温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多，吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，水灰比偏大，振捣不密实，养护不良，使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土产生浇灌胀裂缝。
然后针对已经产生的裂缝提出处理方法
1、表面处理法：
表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。
2、灌浆法：
从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
3、填充法：
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（〉0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。
其次，防治措施
1、 选用合格的原材料及使用科学合理的配合比施工
严格控制混凝土配合比设计。认真检验每批原材料质量，水泥安定性、砂石含泥量等关
键指标，确保使用合格产品。配合比按有关技术规范进行计算和试验，并在施工过程中经常复查。合理选用水泥的品种及强度等级，优先选用水化热低的水泥以防止或减少裂缝的可能。在满足要求指标的前提下，可采取在混凝土拌合物中掺加混合材料（如磨细粉煤灰等）或减水剂等措施，以改善混凝土拌合物和易性，增加混凝土性能。建立原材料计量岗位制，计量方法力求简便易行、可靠。严格控制水灰比。以保持混凝土的良好和易性，减少水泡、气孔的形成。
2、 科学合理的施工工艺
合理布置混凝土输送管道及输送顺序，尽可能避免对模板的扰动。浇注前认真检查模板的牢固程度，特别是对大跨度构件应该加密支撑。施工中如遇炎热天气，应该避开高温浇注或者采取遮阳、降温措施。浇筑前凡是与混凝土接触的吸水材料必须用水湿润以控制塑性收缩；浇注过程中及时清除混凝土表面泌水；泵送混凝土浇注时应严格控制浇注高度，以防治混凝土离析导致构件外部因砂浆过多而收缩严重产生裂缝。美国波特兰水泥协会规定，当水分蒸发速率超过每小时一千克每平方米，必须采用防止混凝土收缩的措施。如设置挡风设施，减小混凝土表面风速。大体积混凝土宜采用分层连续浇注，一是施工中便于振捣，保证浇注质量；二是利用混凝土表面散热，降低温升。但应注意分层浇注的时间间隔不宜超过混凝土的初凝时间，以防止由于时间间隔太大产生冷缝。控制振捣时间，做到不要欠振，不要漏振。设专职振捣队，便于经验积累。
3、重视早期养护
良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高，气温越低，养护时间越长，则混凝土收缩越小。混凝土浇注完毕，初凝期间抹平赶走表面泌水，初凝后至终凝前最好进行碾压，再二次抹平以闭合收缩裂缝。为控制干缩裂缝，应尽量缩短浇注混凝土与养护开始的时间。抹平后及时进行养护，保证养护时间，针对混凝土温度收缩应切实做好保温养护。养护期间应保证混凝土所处环境湿度，如拟停止养护，也应当逐渐降低混凝土所处湿度至自然状态，以控制收缩裂缝的形成。
首先，常温下，应在混凝土浇筑完毕后10h~12h内（炎热夏天缩短2h~3h），加以覆盖和浇水。养护用水最好要与拌制混凝土所用的水相同。浇水次数，保持混凝土具有足够的湿润状态为度。在干燥的气候条件下，浇水次数应适当增加。混凝土在养护过程中，如因苫盖不好、浇水不足，以致表面泛白或出现细小裂缝时，要加强养护工作，仔细苫盖、充分浇水，并延长浇水日期，加以补救。其次，硅酸盐水泥混凝土应养护7天，抗渗混凝土要养护14天。再次，混凝土强度达到1.2N/mm2前，不得在其上践踏或安装模板及支架。气温低于5℃时，混凝土不得浇水，须进行保温养护。对大体积的混凝土结构，可在基础内预埋冷却水管、用循环水降温。
结语
随着混凝土中新材料和新工艺的不断出现，混凝土的性质也发生了变化。在施工生产中，赢积极采取有效措施，尽量降低不利因素的影响，以减少非结构裂缝的出现，提高混凝土本身的抗裂能力，确保工程质量。
1、王铁梦 工程结构裂缝控制[M] 中国建筑工业出版社。
2、谌永强 混凝土外观缺陷产生的原因及处理方法[J] 河南水利与南水北调，2009（6）。
3、黄士元，蒋家奋，杨南如，周兆桐 近代混凝土技术[M] 中国建筑工业出版社。
4、冯乃谦 高性能混凝土[M] 中国建筑工业出版社。
浅谈混凝土表面裂缝
王忠文
摘要：通过对在建富绥松花江大桥预制T梁表面裂缝的发现并及时进行讨论研究，提出相应的预防及治理措施。
关键字：预应力混凝土 表面裂缝
随着建筑行业技术水平的飞速发展，人们的观念的更新，人们对混凝土工程外观质量要求愈来愈高，很多工程已经将混凝土外观质量作为质量评定的重要指标。混凝土表面裂缝就是其中较普遍的不利因素，几乎无所不在，因此找出混凝土工程表面外观缺陷对其成因进行分析，提出行之有效的预防及治理措施是十分必要的。
富绥松花江大桥位于富锦市、绥滨县间跨越松花江，是前锋农场至嫩江公路（横二线）上的控制性工程，建设富绥松花江大桥对完善黑龙江省骨架公路网，加强黑龙江省东部三江平原公路网整体功能，改善三江平原地区交通条件，促进社会经济发展具有十分重要的意义。 富绥大桥B1标预制T梁340片，混凝土强度等级C50。在今年5月份，我们例行检查时发现在个别T梁顶板表面有许多裂缝，有些顺着钢筋骨架，但多数分布不均，不规则、长短不一，经过观测，根据“裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H纵深裂缝；h=H贯穿裂缝。”确定为是表面裂缝，即非结构裂缝，并已稳定。但是问题绝不容忽视，不能令其继续存在和蔓延。随即我们就展开了讨论与研究。
首先，裂缝产生的原因
1、 砼收缩引起的裂缝
这种裂缝一般产生在混凝土浇注后初期或者终凝后，混凝土表面水分蒸发而引起变形，此时混凝土几乎不具有强度或者强度很低而产生裂缝。混凝土在终凝前是由气相、固相、液相三相组成的假固体，其中尚有未水化的水泥颗粒，还需吸收周围水分，液、固相间的胶凝体，因水分散失，体积会缩水引起收缩裂缝。混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩两种。塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后约4-5h，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现沁水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时砼尚未硬化，称为塑性收缩。而其中水量的多少与混凝土流态有很大关系，且仅发生在混凝土浇筑初期。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便会形成沿钢筋方向的裂缝。缩水收缩（也称干缩）混凝土硬结后，随着表面层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表面水分损失快，内部水分损失慢，因此产生表面收缩大，内部收缩小，表面收缩变形受到内部砼的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面拉应力超过其抗拉极限强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配有钢筋，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
2、 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遇到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝，引起温度裂缝的主要因素有：①水化热。混凝土浇筑之后由于水泥水化放热集中，致使内部温度很高，而由于体积大散热缓慢，施工中采取的其它散热技术措施又不得当，内外温差太大，致使表面出现裂缝。②蒸气养护或冬季施工时措施不得当。采用蒸气养护或在冬季施工时所采取的技术措施不得当，升温降温速度过快，使混凝土骤冷骤热，结构内外温度不均，而出现裂缝。③施工时环境温度过高。高温下的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降，由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收
缩而产生裂缝。④新旧混凝土接缝。新旧混凝土接缝处，沿接缝面中部易形成垂直方向开裂。新混凝土由于硬化时的水化热与已经硬化并冷却的旧混凝土之间有温差，另外由于旧混凝土龄期较长，收缩大部分已经完成，而新浇筑混凝土的收缩又受到旧混凝土的约束而产生裂缝，在浇筑混凝土时，其厚度较小面积较大部位尤为明显。
3、 砼原材料质量引起的裂
混凝土原材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。使用不合格水泥出现早期不规则的裂缝；砂石含泥量过大，使砼干燥时产生不规则的网状裂缝；在潮湿的地方，骨料中含有酸性硅化物质与水泥中的碱性物质发生水硅反应生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，构件就会产生爆裂状裂缝；拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时引起钢筋锈蚀，从而产生裂缝。
4、 施工工艺引起的裂缝
在结构施工过程中，由于施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。①施工中，钢筋位置发生变化，导致构件的受压区有效高度减小，降低结构护弯承载能力，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝；②混凝土振捣不密实，出现蜂窝，麻面或空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点；③混凝土搅拌，运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；④混凝土初期养护不好，致使其表面急剧干燥，使得混凝土与大气接触而出现不规则的收缩裂缝；⑤增加水和水泥用量，或水灰比较大，导致砼凝结硬化时收缩量增加，砼表面出现不规则裂缝，由于混凝土坍落度过大，表面出现水泥浮浆而产生龟裂。；⑥混凝土分层或分段浇筑时，接头位置处理不好，在新旧混凝土的施工缝之间出现裂缝；⑦混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象；⑧基础发生沉降，或支架刚度不够，或未按要求进行荷载预压或预压荷载不足，浇筑混凝土后，支架发生不均匀下沉，导致砼出现裂缝。⑨使用外加剂过度提高混凝土早期强度，致使水泥水化热集中在早期的很短时间内，产生温度裂缝；⑩预应力砼施工过程中，以提高混凝土强度等级来弥补设计要求的张拉或放张控制强度，使得砼在龄期很短的情况下承受较大的荷载。
5、 寒冷地区由冻胀引起的裂缝
大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水变成冰，体积膨胀，因面混凝土产生膨胀应力，同时混凝土胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土强度降低，并导致裂缝出现，温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多，吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，水灰比偏大，振捣不密实，养护不良，使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土产生浇灌胀裂缝。
然后针对已经产生的裂缝提出处理方法
1、表面处理法：
表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。
2、灌浆法：
从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
3、填充法：
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（〉0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。
其次，防治措施
1、 选用合格的原材料及使用科学合理的配合比施工
严格控制混凝土配合比设计。认真检验每批原材料质量，水泥安定性、砂石含泥量等关
键指标，确保使用合格产品。配合比按有关技术规范进行计算和试验，并在施工过程中经常复查。合理选用水泥的品种及强度等级，优先选用水化热低的水泥以防止或减少裂缝的可能。在满足要求指标的前提下，可采取在混凝土拌合物中掺加混合材料（如磨细粉煤灰等）或减水剂等措施，以改善混凝土拌合物和易性，增加混凝土性能。建立原材料计量岗位制，计量方法力求简便易行、可靠。严格控制水灰比。以保持混凝土的良好和易性，减少水泡、气孔的形成。
2、 科学合理的施工工艺
合理布置混凝土输送管道及输送顺序，尽可能避免对模板的扰动。浇注前认真检查模板的牢固程度，特别是对大跨度构件应该加密支撑。施工中如遇炎热天气，应该避开高温浇注或者采取遮阳、降温措施。浇筑前凡是与混凝土接触的吸水材料必须用水湿润以控制塑性收缩；浇注过程中及时清除混凝土表面泌水；泵送混凝土浇注时应严格控制浇注高度，以防治混凝土离析导致构件外部因砂浆过多而收缩严重产生裂缝。美国波特兰水泥协会规定，当水分蒸发速率超过每小时一千克每平方米，必须采用防止混凝土收缩的措施。如设置挡风设施，减小混凝土表面风速。大体积混凝土宜采用分层连续浇注，一是施工中便于振捣，保证浇注质量；二是利用混凝土表面散热，降低温升。但应注意分层浇注的时间间隔不宜超过混凝土的初凝时间，以防止由于时间间隔太大产生冷缝。控制振捣时间，做到不要欠振，不要漏振。设专职振捣队，便于经验积累。
3、重视早期养护
良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高，气温越低，养护时间越长，则混凝土收缩越小。混凝土浇注完毕，初凝期间抹平赶走表面泌水，初凝后至终凝前最好进行碾压，再二次抹平以闭合收缩裂缝。为控制干缩裂缝，应尽量缩短浇注混凝土与养护开始的时间。抹平后及时进行养护，保证养护时间，针对混凝土温度收缩应切实做好保温养护。养护期间应保证混凝土所处环境湿度，如拟停止养护，也应当逐渐降低混凝土所处湿度至自然状态，以控制收缩裂缝的形成。
首先，常温下，应在混凝土浇筑完毕后10h~12h内（炎热夏天缩短2h~3h），加以覆盖和浇水。养护用水最好要与拌制混凝土所用的水相同。浇水次数，保持混凝土具有足够的湿润状态为度。在干燥的气候条件下，浇水次数应适当增加。混凝土在养护过程中，如因苫盖不好、浇水不足，以致表面泛白或出现细小裂缝时，要加强养护工作，仔细苫盖、充分浇水，并延长浇水日期，加以补救。其次，硅酸盐水泥混凝土应养护7天，抗渗混凝土要养护14天。再次，混凝土强度达到1.2N/mm2前，不得在其上践踏或安装模板及支架。气温低于5℃时，混凝土不得浇水，须进行保温养护。对大体积的混凝土结构，可在基础内预埋冷却水管、用循环水降温。
结语
随着混凝土中新材料和新工艺的不断出现，混凝土的性质也发生了变化。在施工生产中，赢积极采取有效措施，尽量降低不利因素的影响，以减少非结构裂缝的出现，提高混凝土本身的抗裂能力，确保工程质量。
1、王铁梦 工程结构裂缝控制[M] 中国建筑工业出版社。
2、谌永强 混凝土外观缺陷产生的原因及处理方法[J] 河南水利与南水北调，2009（6）。
3、黄士元，蒋家奋，杨南如，周兆桐 近代混凝土技术[M] 中国建筑工业出版社。
4、冯乃谦 高性能混凝土[M] 中国建筑工业出版社。