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摘要：在混凝土施工中混凝土裂缝是施工中较为常见的缺陷，这种裂缝分为结构性裂缝与非结构性裂缝。本文主要是通过对土木工程专业的学习了解及施工现场调查提出个人对混凝土非结构性裂缝的产生与预防处理方面的心得与体会，从而避免在砼施工中出现此类缺陷。
关键词：混凝土、裂缝、预防处理。
混凝土因胶凝材料用量大、砂率大、坍落度大、总收缩量大施工养护不当引起的裂缝现象逐渐增多，且裂缝出现时间早。若处理不及时，不仅会影响构筑物的外部美观，严重者甚至会影响构筑物的使用安全性及使用寿命。
一、早期裂缝的分类及成因
混凝土结构中只有20%的裂缝源于荷载，而另外80%的裂缝却是由于收缩、不均匀等变形变化引起的。早期裂缝属于非荷载裂缝，一般将混凝土构件在外部荷载作用以前的3～5d，甚至在刚拆模后就出现的裂缝称为早期裂缝，早期裂缝最早可在浇筑后1～12h内出现，典型的混凝土早期裂缝可分为以下几类。
（一）塑性收缩裂缝
商品混凝土拌制后一段时间后，水泥的水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和体积缩小现象，这种体积缩小称为塑性收缩（凝缩）。塑性收缩大多发生在混凝土拌和后约3～12h以内，即在终凝前比较明显。因为这种凝缩发生时混凝土仍处于塑性状态，因此把这种凝缩称为塑性收缩。造成塑性收缩的原因有三个，一是沉降收缩；二是化学收缩；三是混凝土表面失水。当混凝土表面失水速度大于混凝土的泌水速度时，混凝土表面的毛细孔变空，由于毛细管张力的作用，使混凝土的宏观体积收缩。混凝土凝缩导致骨料受压、水泥胶结体受拉，故其既可使水泥石与骨料结合紧密，又可能使水泥石产生裂缝。凝缩的大小约为水泥绝对体积的l%，当混凝土的失水速度小于lkg/（m2h）时，混凝土不会产生塑性收缩裂缝。在炎热天气下，在混凝土的失水速度小于lkg/（m2．h）时，混凝土也发生了塑性收缩裂缝，防止发生塑性收缩裂缝应该着眼于外界温度，而不应该是失水速度。另外，混凝土表面因蒸发失水或因基底干混凝土吸水引起的失水均能增加混凝土的凝缩，并且可能导致混凝土表面开裂。一般来说，干硬性混凝土拌合物的塑性收缩比塑性混凝土的小，而流态混凝土拌合物的塑性收缩最大。由于混凝土浇筑后不久，从凝胶体中析出的晶体不多，所以凝胶粒子间主要是物理性接触，塑性变形能力较大。因此，只要加强早期养护，避免混凝土表面干燥，一般不会开裂。
（二）自收缩引起的裂缝
在混凝土试件与外界没有水分交换的情况下，这种收缩表现为自收缩，在与外界有水分交换的情况下，收缩是自收缩和干燥收缩的总和，两者的关系见图（1）。在低水胶比情况下，混凝土中的粒子间距较小，即毛细孔径较小，失去较小毛细孔中的自由水所产生的体积变化（干燥收缩）较大。不同水胶比时早期的收缩值如图（2）所示，即混凝土的早期收缩随着水胶比的减小而明显增大，而且在低水胶比时的收缩值大，和高水胶比相比增加的收缩值也较大。
（三）化学收缩引起的裂缝
化学减缩是在水泥的水化过程中，无水的熟料矿物变为水化产物，固相体积逐渐增加，但水泥-水体系的总体积却在不断缩小。由于这种体积减缩是因化学反应所致，故称化学减缩。化学减缩的幅度一般为7%，这种体积变化与水泥水化的程度成正比。水泥的化学减缩贯穿于水泥水化的全过程，它是引起自缩的根本原因，也对塑性收缩有影响。化学减缩和自缩、塑性收缩与干燥收缩的关系比较密切，由于化学减缩的存在，水泥水化所形成的水化产物的体积小于水泥和水的总体积。在具有较大流动性时，混凝土通过宏观体积的减少来补偿化学减缩，这时化学收缩引起塑性收缩：随着水泥水化的进行，混凝土的流动性逐渐降低，这时混凝土通过形成内部孔隙和宏观体积减少两种形式补偿化学减缩；随着水泥水化的进一步发展，混凝土产生一定的强度，这时混凝土主要通过形成内部孔隙补偿化学减缩；内部孔隙的形成就标志着一部分的毛细孔已经变空，当试件与外界没有水分交换的情况下，由于内部孔隙的形成而产生的毛细管张力将使混凝土的宏观体积收缩，而这种收缩就自缩。
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图1混凝土化学减缩和自收缩图 图2单面干燥条件下的混凝土早期收缩图
（四）干燥收缩引起的裂缝
置于未饱和空气中的混凝土因失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩，称为干燥收缩变形，简称干缩。严格来说，干燥收缩应为混凝土在干燥条件下实测的变形扣除相同温度下密封试件的自生体积变形。但考虑到干燥收缩变形与自生体积收缩变形对工程的效应是相似的，为了方便起见，观测干燥收缩变形不再与自生体积变形分开，故所测结果反映了这两者的综合结果。混凝土干燥收缩的影响因素有水胶比、水化程度、水泥组成、水泥用量、矿物掺合料、外加剂、骨料的品种和用量、试件尺寸、环境温度和温度等。当水胶比很低时，未水化的水泥颗粒多，对干燥收缩有抑制作用。混凝土干燥收缩包含了碳化收缩，但干燥收缩与碳化收缩在本质上是完全不同的。干燥收缩是物理收缩，而碳化收缩是化学收缩。碳化作用是指大气中的二氧化碳在有水分条件下（实际上真正的媒介是碳酸）与水泥的水化物发生化学反应生成CaCO3。和游离水等，从而引起收缩。碳化速度取决于混凝土的含水量、周围介质相对湿度以及二氧化碳的浓度。碳化作用只在适中的湿度（约50%）才会较快地进行，这是因为过高的湿度使混凝土孔隙中充满了水，二氧化碳不易扩散到水泥石中去，或水泥石中的钙离子通过水扩散到混凝土表面，碳化生成的CaCO3把表面孔隙堵塞，所以碳化作用不易进行，故碳化收缩小；相反，过低的湿度下，孔隙中没有足够的水使C02生成碳酸根，显然碳化作用也不易进行，碳化收缩相应也很小。
（五）温度变化引起的裂缝
混凝土随温度下降而发生的收缩变形称为温度收缩，简称冷缩。对大体积混凝土，水泥用量大，总放热量大，裂缝主要是由温度变化引起的。因此，如何尽量减小其温度变形是一个极其重要的问题。混凝土在硬化过程中，水泥水化产生水化热，并通过边界把部分热量向四周传递（散热）。硬化初期，水泥水化速度快，放出的热量大于散热量，使混凝土升温，特别是大体积混凝土，水化热温升较高。水泥水化速度随时间减慢，当发热量小于散热量时，混凝土温度便开始下降。混凝土在升温期发生膨胀，在降温期发生收缩，如果混凝土处于约束状态下，则温度收缩变形受到限制，就转变为温度收缩应力，很可能导致温度收缩裂缝。混凝土配合比及性能、环境条件、结构、施工及养护条件等五方面都可能导致混凝土产生温度收缩裂缝。
（六）外加剂引起的裂缝
高效减水剂掺量的增加会使干燥收缩增加，同水胶比同坍落度下，萘系和脂肪族减水剂增大混凝土最大裂缝宽度和总开裂面积，加剧混凝土开裂风险。与萘系和脂肪族减水剂相比，聚羧酸减水剂能抑制砂浆收缩，降低混凝土开裂风险，尤其能显著降低混凝土最大裂缝宽度。同水胶比（0.42）以下，聚羧酸减水剂在0.6%～1.5%（固含量20%）掺量范围，混凝土最大裂缝宽度和总开裂面积随掺量增加而增加。同坍落度下，聚羧酸减水剂掺量在0.6%～1.5%（固含量20%）（W/B=O.50～0.40）范围，混凝土最大裂缝宽度和总开裂面积随掺量增加而降低。因此，在满足工作性的前提下，应该尽量减少高效减水剂的掺量；掺加过量高效减水剂会导致混凝土产生外部泌水，使混凝土的干燥收缩值有减小的趋势。因此，检测机构在进行高效减水剂性能检验时，应注意有些易泌水外加剂（如氨基磺酸盐类高效减水剂），避免混凝土出现外部泌水，引起干燥收缩的检测值偏小。掺人引气剂能使混凝土变形能力增加，使混凝土的干燥收缩值增加。工程中，在使用引气剂或一些引气型的减水剂时，应尽量控制其含气量值。聚羧酸减水剂是一类新型的高效减水剂，它能降低溶液表面张力，但具有较大的引气性能，双重作用使它在不同水胶比时对收缩的影响不同，在较高水胶比时，混凝土的干燥收缩值有增加的趋势，在较低水胶比时，能使混凝土的干燥收缩值减小。
（七）施工裂缝
泵送管道支撑对楼板的冲击和振动；模板刚度不足引起的裂缝；模板支撑不足；模板中的电线穿线管固定不牢；砼振捣不密实等。上述通常会导致混凝土浇筑后产生施工裂缝。
二、裂缝处理
一般网状小裂缝尽量在结构做面层时将其消除，水泥砂浆中加入防水剂、膨胀剂防止渗漏和钢筋锈蚀。如果裂缝较深可采用灌注法或防水涂料处理。
（一）灌注法
1．第一种方法：
采用冶金部建筑科学院工程裂缝处理中心研制的自动低压灌浆器及配套AB灌浆树脂，处理0.05～3mm裂缝。该设备采用6kg弹簧作压力源，可在无电源、有障碍、高空环境下作业。
2．第二种方法：自配环氧树脂注浆法
材料准备：环氧树脂、稀释液（一般为丙酮）、固化剂（乙二胺因有毒和刺激性气体，现不再采用）、兽用20mL针管和针头。
注浆液配制：环氧树脂加温至30℃，环氧树脂加入到稀释剂，不断搅拌，其稀释稠度以能通过兽用针头为宜，配好待用。
贯穿性裂缝板下部处理：用环氧树脂液加适量的水泥调匀后，掺少量固化剂，用刮刀将板下裂缝堵死，环氧胶泥随用随配。
板上部清理：用压缩空气将裂缝内部吹净。
注浆：注浆液使用前，视气温加入适量的固化剂配成灌缝胶，用针管抽出灌缝胶，迅速注入裂缝中，经多次注浆待浆液灌满后即可。洼射器可用稀释液清洗反复使用。如注浆难以实施，也可以在板上部沿裂缝凿成倒楔形槽，在槽内填充环氧胶泥。
（二）采用防水涂料处理
1、采用水泥基结晶抗渗材料处理。
2、采用丙乳液处理。
三、工程实例
（一）长湘高速公路
长湘高速公路湘江特大桥刚构桥施工中腹板、顶板、底板拆模后砼表面均出现了不同程度的可见裂缝，针对此，建设方组织了湖南大学土木学院，湖南省交通科研设计院等专家对砼裂缝的形成进行了分析。分析指出，砼裂缝的产生主要是由于温度应力，养护措施不当，砼配合比设计不当产生的，通过减少水泥用量，优化水胶比，在砼中掺入韧性纤维，延缓拆模时间至48小时后，拆模后用土工布贴面养护等方法，有效减少了砼裂缝的数量及延伸长度，同时对已产生的裂缝采用了注射环氧胶进行修补等措施，有力控制砼裂缝的发展及产生的不良后果。
（二）长沙绕城高速
长沙绕城高速桥梁30米T梁生产过程中顶板表面出现了裂缝，同时出现了聚羧酸减水剂与水泥不相容的现象，根据施工的气候条件、拌和温度及时调整外加剂的用量，通过多次试验证明有效的抑制了裂缝的产生。
四、结束语
混凝土的早期裂缝并不是单一的因素造成的，是环境、温度、养护、原材料的多种因素共同作用的结果，各个因素在各个阶段的作用并不相同。辩证地分析和看待新问题，不断更新的认识论，从整体论角度认识事物的本质，全面地解决问题。因时、因环境、因工程条件的差异，不能简单照搬、套用别人、别处、别国的经验。
混凝土主体结构早期裂缝的控制要在充分认识现代混凝土变化的基础上，混凝土材料设计者、结构工程设计者、施工人员根据具体的工程部位，在充分考虑当时、当地的气候环境的基础上，因时、因地设计、施工。并注意对混凝土进行早期养护，做到混凝土材料设计者、结构工程设计者、施工人员有效沟通，共同解决混凝土主体结构的早期裂缝问题。
参考文献：
[1]钱晓倩，朱耀台，詹树林现代混凝土早期收缩裂缝彤成机理及控裂理念． J]《商品混凝土》．2008，2
[2]孙振平，杨辉等．混凝土结构裂缝成因及预防措施 《混凝土世界 》 2012 5．
[3]耿加会 余春荣 商品混凝土生产与应用技术 中国建材工业出版社 2015 11
[4]俞家欢 超强韧性纤维混凝土的性能及应用 中国建筑工业出版社 2012 12
作者简介：谭志胜 1974.9.23 男 湖南湘乡 汉 本科 高级工程师 湖南高速咨询 研究方向：道路与桥梁质量通病防控