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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
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。
（二）自收缩引起的裂缝
在混凝土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。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，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。
（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。
（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）养护方法对混凝土早期裂缝的影响
混凝土早期开裂很大一部分原因就是由于养护不当或养护不及时而引起的干燥收缩。通过施工经验，洒水养护补充新拌混凝土水化和蒸发所消耗的水分，推迟了早期收缩发生的时间，降低水分蒸发速率。二次抹面养护使使混凝土表面毛细管的通道破坏，降低水分蒸发并且经过抹刀的压平，混凝土表面横向收缩得到补偿，释放了先前积蓄的收缩应力。因此在早期采取一定措施减少混凝土内部的收缩应力能有效地减少早期裂缝的产生。
二、配合比参数对混凝土早期裂缝的影响
（一）水胶比对早期裂缝的影响
水胶比对混凝土性质有显著影晌，水泥水化和塑性沉降等均受到水胶比的制约。不同水胶比条件下混凝土的早期收缩和开裂趋势有着明显的差别。根据试验观察，随着水胶比的增加，首条裂缝出现的时间延长，高效减水剂掺人量相同、矿物掺合料掺量相同的条件下，变化水胶比，新拌混凝土工作性能发生明显的改变，拌合物的流动性变大，但同时黏聚性、保水性变差。随着水胶比的增大，首条裂缝出现时间向后延长，单位面积的最大裂缝宽度、裂缝总长度减少。产生这种结果的原因可能是由于增大水胶比而使新拌混凝土的自由水分含量增多，拌合物中毛细管水压力达到临界值的时间延长，从而使混凝土表面出现裂缝的时间向后推迟；同时在这段延长的时间里水化反应使新拌混凝土进一步凝结，体系抵抗塑性收缩变形的能力增强，混凝土塑性抗拉强度增大，自身收缩小，因而抑剖了部分裂缝的开展。同理，水胶比越小，混凝土中自由水分含量越少相同的水分散失对它影响就会更大。水胶比小的混凝土结构比水胶比大的混凝土微观结构密实，不易与外界进行水分交换，因此由混凝土内部向外表面迁移用以补充表面蒸发散失的自由水量就越难扩散，从而使混凝土表面开裂严重。另外，水胶比越小，混凝土自身收缩越大，这也是开裂增多的一个原因。早期水泥水化，使自由水消耗的过快，为了保证水化作用的进行，混凝土内部相对湿度迅速下降，毛细孔水产生的毛细压力立刻增加，水泥石承受这种压力后产生压缩变形而收缩。以上几种原因是水胶比影响早期裂缝的根源。
（二）矿物掺合料对商品混凝土早期裂缝的影响
矿物掺合料已成为混凝土不可缺少的一个组分，粉煤灰和矿渣粉具有很多优良的特性，不仅对商品混凝土硬化后性能有改善作用，而且对新拌混凝土塑性状态和水化进程发生影响，即降低水化热，提高商品混凝土后期强度和改善耐久性，在掺入相同高效减水剂的情况下，随着矿物掺合料的增加，混凝土坍落度呈增大趋势，即掺人矿物掺合料可改善混凝土拌合物的流动性。混凝土拌合物孔隙水压力发展速度减慢，延缓了早期裂缝产生的时间。相对于未加入矿物掺合料的混凝土，加入矿物掺合料的混凝土拌合物早期水化程度降低，水化收缩减小。
同时，由于矿物掺合料的颗粒小、细度大，当矿物掺合料加入到混凝土中，使其中大孔减少，物理填充作用使结构更致密，对水的吸附作用大，因而保水性较好，水分不易散失。
然而通过试验观察可以看到同基准混凝土相比，掺人矿物掺合料在初期亦会产生很多小裂缝，这同样是由于拌合物内部水分向外迁移的速度赶不上表面水分的蒸发速度，表面部分还处于干燥状态。因此对于掺入矿物掺合料的混凝土应加强养护和采用二次抹面等方式防治裂缝的开展。
（三）砂率对混凝土早期裂缝的影响
通过试验，一般砂率的增大，混凝土塑性收缩裂缝呈增大趋势，砂率值在40%左右时，抗裂性能较好。在胶凝材料浆体量一定的情况下，砂率变化引起骨料空隙率和总表面积发生变化，混凝土拌合物流变性亦随之发生改变，砂率较小时，拌合物中细料比重下降，粗骨料增多，使包裹粗骨料的浆体量减少，粗骨料容易相互搭接，造成粗骨料与粗骨料之间的浆体过渡层明显变小，拌合物系统可压缩性降低；随着砂率的增加，拌合物体系中细料总量增加，而浆体比重增加，这造成砂浆需水量增大，粗骨料与粗骨料之间的浆体过渡层厚度明显变大，拌合物系统可压缩性增强。故而，随着砂率的增大，混凝土的早期塑性收缩变形呈增大的趋势。砂率较小时的蒸发量较大主要是：
1．骨料的总表面积较小，骨料所吸附的水分较少；
2．供水分蒸发的通道更为通畅，水分蒸发快。
砂率较大时的蒸发速率较慢与上述两点原因正好相反。塑性收缩随砂率增加而增加，塑性收缩裂缝面积在砂率为44%时最大。砂率增加，拌合物体系浆体增加，混凝土收缩增加，因此砂率大混凝土早期开裂面积增加；砂率小，拌合物体系中粗骨料更易搭接，体系降低体系可压缩性，混凝土早期开裂面积较小。
（四）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。
早期裂缝处理
1、表面修复
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浅层裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。常用的方法有涂抹环氧粘结剂，水泥基结晶抗渗材料，喷涂水泥砂浆或细石混凝土，压抹环氧胶泥等。
2、压力灌浆法
（a）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，十分方便效果也很理想。
（b）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。
四、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
长沙绕城高速桥面调平层现浇砼施工过程中，顶板表面出现了不规则裂缝，经分析是由于混凝土的水胶比和砂率不合理及养护不当等原因造成，通过调整砼水胶比、砂率的比率，在砼终凝前进行二次抹压，使砼的表面裂缝得到了有效控制。
五、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、混凝土的原材料及配合比等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，混凝土材料设计者、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，有针对性解决混凝土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
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