【摘 要】裂縫問題是混凝土結(jié)構(gòu)中不可避免的問題。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身是帶裂縫工作的，但當(dāng)裂縫的寬度肉眼可見時(shí)，不僅影響建筑的觀感并給人不安全感，還可能會導(dǎo)致滲漏的發(fā)生或影響結(jié)構(gòu)的整體受力性能，造成質(zhì)量事故。因此，裂縫問題也越來越受到各方的關(guān)注和重視。本文是對某工程地下室混凝土外墻大面積出現(xiàn)裂縫，進(jìn)行的現(xiàn)場事故分析。并就引起混凝土開裂的主要原因進(jìn)行了討論分析。

【關(guān)鍵詞】裂縫；混凝土

1.工程事故概況

該工程為高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，帶一層地下室?？拐鹪O(shè)防烈度為7度。50年一遇的基本風(fēng)壓：0.8kN/m2，場地粗糙度：A類；風(fēng)載體型系數(shù)：1.3。地下室外墻裂縫控制等級為三級，環(huán)境類別為二類a，控制的裂縫寬度限值0.2mm。

該工程施工圖設(shè)計(jì)于2010年5月完成，并于2010年12月進(jìn)行地下室外墻部分施工。采用有外加劑的C30商品混凝土(其中粉煤灰的添加量為48kg/m3)按后澆帶的設(shè)置分段澆筑，地下室外墻和頂板一次性澆筑成型。兩天后拆模，養(yǎng)護(hù)兩周左右。2011年3月，施工人員發(fā)現(xiàn)墻面出現(xiàn)裂縫并持續(xù)發(fā)展時(shí)，立即停止施工。至4、5月份，裂縫已基本穩(wěn)定，共檢測出大小裂縫300多條，其中0.3mm以上裂縫40多條，滲水通縫17條。在現(xiàn)場觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫以豎向裂縫為主，多位于地下室外墻的柱間墻體中部。另經(jīng)現(xiàn)場了解，墻體水平分布筋原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是14@200，后變更為12@200。

2.裂縫成因分析

混凝土裂縫的產(chǎn)生，本質(zhì)是其應(yīng)變超出了自身能承受的極限拉應(yīng)變。混凝土由于其自身較高的彈性模量和很低的抗拉強(qiáng)度(C30的混凝土：EC=3.00X104N/mm2，ft=1.43N/mm2)，在較小的外力或內(nèi)力作用下應(yīng)變就容易達(dá)到極限值。當(dāng)拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，主拉應(yīng)變超過混凝土極限拉應(yīng)變，混凝土出現(xiàn)開裂。

能夠使混凝土產(chǎn)生裂縫的因素有：（1）外荷載的作用；（2）溫度變化；（3）地基基礎(chǔ)的不均勻沉降；（4）自身的收縮；（5）施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)；（6）配筋不足。

就以上六種主要因素對本工程地下室外墻出現(xiàn)大面積裂縫的原因進(jìn)行分析。

2.1外荷載的作用引起的裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。①直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算階段、施工階段、使用階段的失誤。②次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

該工程的混凝土墻體在澆筑后不久即出現(xiàn)裂縫，室外回填土未施工，沒有墻體平面外水土壓力的作用存在，因此可排除因承載力不足造成構(gòu)件產(chǎn)生受力裂縫的可能性。

2.2溫度變化引起的裂縫

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會出現(xiàn)裂縫。

該工程是分段澆注的，墻厚均小于1m，不屬于大體積混凝土，且澆筑是在室內(nèi)外溫差比較小的冬季夜間進(jìn)行的，基本可以排除是溫度應(yīng)力引起的裂縫。

2.3地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫

由于地基的不均勻沉降造成基礎(chǔ)或圈梁、大梁及其它構(gòu)件拉力過大而出現(xiàn)裂縫。不均勻沉降引起的裂縫應(yīng)該會在墻體端部出現(xiàn)斜裂縫，而現(xiàn)場并未發(fā)現(xiàn)這一情況，所以可以排除不均勻沉降的原因。

2.4混凝土收縮引起的裂縫

混凝土的收縮主要有塑性收縮、自收縮、干燥收縮和碳化收縮。塑性收縮是新拌混凝土失水引起的收縮；化學(xué)收縮，又叫做自收縮，主要是無水熟料與水起化學(xué)反應(yīng)，使固相體積逐漸增加而水泥-水體系的總體積逐漸減少的緣故；干燥收縮的主要原因是水分在混凝土硬化后較長時(shí)間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的；碳化收縮是大氣中的CO2在存在水的條件下與水泥水化產(chǎn)物作用生成CaCO3、硅膠、鋁膠和游離水而引起的收縮。

本工程采用的商品混凝土粉煤灰摻量達(dá)到了48kg/m3，大大加劇了混凝土的收縮，增加了產(chǎn)生裂縫的可能性。粉煤灰的水化反應(yīng)消耗了混凝土中的Ca(OH)2， 使混凝土的堿性降低， 會加大混凝土的碳化深度。泵送混凝土普遍摻加粉煤灰，也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因之一。王川[1]實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)水灰比大于0.36，粉煤灰混凝土容易產(chǎn)生塑性開裂。

2.5施工不當(dāng)引起裂縫

本工程采用的普通C30泵送混凝土的坍落度已達(dá)180mm左右，而過去工地自拌的坍落度小于100mm的塑性混凝土卻鮮見裂縫。強(qiáng)度等級較低的泵送混凝土，坍落度愈大，泌水率愈大，極易產(chǎn)生塑性變形。在滿足可泵性的前提下，應(yīng)盡可能降低混凝土坍落度。本工程施工2天后即拆模，養(yǎng)護(hù)不到位和塌落度過大也是造成裂縫的原因之一。

2.6配筋不足引起裂縫

外墻水平筋原為構(gòu)造筋14@200，后設(shè)計(jì)變更為分布筋12@200，這樣造成墻體抵抗混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力的能力降低了，從而降低抵抗裂縫的能力。墻體配筋設(shè)計(jì)本應(yīng)該采用細(xì)徑密排的設(shè)計(jì)方式，及墻體的配筋間距最好是@150。

綜合以上分析以及根據(jù)裂縫的形式和分布規(guī)律，該工程出現(xiàn)的裂縫均屬于早期初凝、終凝前產(chǎn)生的自身收縮裂縫?；炷潦湛s是裂縫產(chǎn)生的主要原因，當(dāng)然設(shè)計(jì)對墻體水平分布筋的修改，和施工坍落度的控制及后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)也是出現(xiàn)裂縫的誘因。

3.在工程實(shí)施中應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)事項(xiàng)

3.1設(shè)計(jì)方面

（1）設(shè)計(jì)圖紙中應(yīng)注明：地下室外墻等類似建筑中的混凝土應(yīng)使用抗?jié)B自防水的無收縮混凝土，最好標(biāo)明“商品混凝土中不得摻入粉煤灰等增加混凝土收縮性的外加劑”。如果經(jīng)濟(jì)條件允許可添加聚丙烯纖維，以提高混凝土的抗裂性能。

（2）混凝土外墻在計(jì)算時(shí)一般按上鉸支下固端的方式計(jì)算，計(jì)算時(shí)不考慮墻體水平筋的作用。但在配置水平筋的時(shí)候不要僅滿足分布筋的最小要求，且應(yīng)按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002的要求滿足最小配筋率，才能夠提高抵抗此類裂縫的能力。在構(gòu)造鋼筋的設(shè)計(jì)上還應(yīng)采用“細(xì)”而“密”的設(shè)計(jì)原則?！凹?xì)”而“密”的鋼筋將約束混凝土的塑性變形，從而分擔(dān)混凝土的內(nèi)應(yīng)力，推遲裂縫的出現(xiàn)，相應(yīng)提高混凝土的極限拉伸。

（3）合理設(shè)置膨脹帶和滑動層可緩解因混凝土內(nèi)應(yīng)力引起的裂縫產(chǎn)生。設(shè)置膨脹帶和滑動層，可以減少后澆帶的數(shù)量，方便施工。膨脹混凝土可以有效降低綜合溫差，補(bǔ)償溫度應(yīng)力，減小收縮。膨脹帶可以設(shè)置在后澆帶之間或獨(dú)立的板塊之中，使其作為一個(gè)施工段連續(xù)澆筑混凝土，實(shí)現(xiàn)無縫施工。其間距應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算、流水施工、混凝土澆筑的能力三個(gè)方面確定。設(shè)置滑動層可以大大減少地基對地下室結(jié)構(gòu)的約束，增加縫的間距。另外滑動層還能隔震，可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。滑動層可采用鋪細(xì)砂覆蓋聚乙烯塑料膜或平面澆瀝青膠鋪砂等方法。

3.2施工方面

（1）鋼筋綁扎施工中應(yīng)采用新型保護(hù)層墊塊，嚴(yán)格控制外墻、底板等迎水面部位的鋼筋保護(hù)層厚度(50mm)，以保證混凝土自防水的質(zhì)量。上翻梁模板支架處應(yīng)增設(shè)保護(hù)層墊塊。鋼筋交叉點(diǎn)應(yīng)全部綁扎，扎絲嚴(yán)禁與模板接觸。在預(yù)留孔洞口、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度突變等易開裂的部位應(yīng)增設(shè)構(gòu)造鋼筋或采取針對性措施防止裂縫產(chǎn)生。

（2）模板工程施工中必須對對拉螺栓的設(shè)置應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，間距不宜過密，以減少外墻滲漏的隱患，對拉螺栓中間設(shè)止水鋼片。為避免在對拉螺栓部位形成滲漏通路，應(yīng)在墻體混凝土澆筑完畢，達(dá)到一定強(qiáng)度(1～3d)后，方可松動對拉螺栓;宜保持外墻帶模養(yǎng)護(hù)7d后，方可拆除模板。以免造成混凝土暴露在空氣中引起表面缺水，造成水化反應(yīng)不充分，從而加劇混凝土的收縮，產(chǎn)生裂縫。如本工程2天拆模，從而增加了裂縫產(chǎn)生的可能性。

（3）嚴(yán)格控制商品混凝土的骨料級配和含泥量，如果級配不合理或骨料含泥量偏大，不僅會增加混凝土的收縮，還會引起抗拉強(qiáng)度的降低，對混凝土的抗裂不力?；炷恋乃涠葢?yīng)嚴(yán)格控制在120mm-160mm之間。在施工期間要采取保溫（混凝土表面）、測溫控溫（混凝土內(nèi)部）等技術(shù)措施，確?；炷羶?nèi)外溫差不超過25度，不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。

4.結(jié)語

綜上所述，混凝土裂縫的控制是一個(gè)綜合性的問題，需要設(shè)計(jì)、施工及使用等多方面的配合。今后，隨著對混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學(xué)的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問題將會得到圓滿的解決。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］王川，楊長輝，吳芳等.礦渣和粉煤灰對混凝土塑性收縮裂縫的影響.混凝土，2002，（11）：45-48.