混凝土开裂原因及处理方式

混凝土开裂原因及处理方式

一、荷载引起的裂缝

混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归

纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外

荷载引起的直接应力产生的裂缝, 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生

应力产生裂缝。

荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现

在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起

皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是

结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

二、收缩引起的裂缝

土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形

的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

塑性收缩，发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此

时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，

混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称

为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过

程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面

处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表

面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰

比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面

处宜分层浇筑。

缩水收缩（干缩），混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，

裂裂纹。

自生收缩，自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化

反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅

酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉

煤灰水泥混凝土）。

炭化收缩，大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起

的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳

的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且

纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

四、地基础变形引起的裂缝

氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应

力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹

渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混

凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧

钢筋锈蚀，导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足

够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，

受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振

捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外

加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应

慎重。

六、冻胀引起的裂缝

能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

七、施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝

土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

八、施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装

过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向

的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，

特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度

因产生的原因而异。

于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防

渗堵漏 。

2、局部修复法

常用的方法有充填法、预应力法,部分凿除重新浇筑混凝土等。

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，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。

3、水泥压力灌浆法

适用于缝补宽度≥0.5mm的稳定裂缝。

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

利用压送设备（压力0.2~0.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭

塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注

缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。

4、化学灌浆

可灌入缝宽≥0.05mm的裂缝。

5、减少结构内力

常用的方法有卸荷或控制荷载，设置卸荷结构，增设支点或支

撑。改简支梁为连续梁等。

6、结构补强

常用的方法有增加钢筋，加厚板，外包钢筋混凝土，外包钢，粘

贴钢板，预应力补强体系等。

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时 间不处理导致的混凝土耐久性降

低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补

强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补

材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。

7、改变结构方案，加强整体刚度

例如：框架裂缝采用增设隔板深梁法处理。

8、混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是

先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用

防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种

方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢

筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

10、仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创

伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土

的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混

凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时

分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

11、其它方法

常用方法有拆除重做，改善结构使用条件，通过试验或分析论证

不作处理等。

十、大体积混凝土裂缝产生的原因

面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。

贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐

渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变

形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝

土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程

度上，都属有害裂缝。

高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以

30%~60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量

的1%~2%，水胶比为0.25~0.40，改善了混凝土的微观结构，给高

强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂

缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性

收缩、化学收缩和自收缩。

混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩

裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑

后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十

天；干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。

当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，

就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也

低。

二、塑性收缩

塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比

低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基

本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更

容易产生。

三、自收缩

四、温度收缩

对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温

升速率也较大，一般可达35~40℃，加上初始温度可使最高温度超过

70~80℃。一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降

20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只

有1~1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。

五、化学收缩

水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，

形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化

程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。

当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，

并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹

性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强

混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。