梁大偉

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，尤其是在目前國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施投入加大的背景下，混凝土結(jié)構(gòu)有了很大的進(jìn)步和發(fā)展。由于混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、耐久性好、施工方便、造價(jià)低廉、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了目前世界上建筑物的主要建筑材料，特別是在許多大體積、大跨度、超高層結(jié)構(gòu)中也得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

但是混凝土結(jié)構(gòu)也具有一定的缺點(diǎn)，例如自重較大、容易產(chǎn)生裂縫、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、冬季施工成本高等，尤其是混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫，在工程上比較常見(jiàn)?；炷翗?gòu)件長(zhǎng)期的帶裂縫工作，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件很不利，產(chǎn)生較大的安全隱患。

因此，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析，從中找出解決的辦法，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展，具有很大的意義。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)外觀上看，主要表觀特征為放射狀裂縫、規(guī)則等距裂縫、不規(guī)則裂縫、網(wǎng)狀裂縫、斜裂縫、龜背狀裂縫，各種不同原因都可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 設(shè)計(jì)方面的原因?qū)е碌牧芽p

設(shè)計(jì)方面的原因?qū)е碌牧芽p主要是由于設(shè)計(jì)不合理造成的。

1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布局不合理。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件平面布局不合理而導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)截面突變，或者是結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫;

2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸或厚度布置不合理，尤其是對(duì)于多跨結(jié)構(gòu)的邊跨構(gòu)件布置不合理，而導(dǎo)致局部混凝土構(gòu)件受力較大產(chǎn)生的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫;

3)設(shè)計(jì)構(gòu)件配筋量太小或者太大，或者是施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)而導(dǎo)致的裂縫;

4)結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，未充分考慮溫度、變形等原因而產(chǎn)生的裂縫。

2.2 建筑材料方面的原因?qū)е碌牧芽p

這里所說(shuō)的建筑材料主要是指構(gòu)成混凝土的各種材料，如石子、砂子、水泥等材料。不同強(qiáng)度、不同應(yīng)用范圍和不同使用條件下的混凝土，對(duì)組成原料的性能、配合比都有一定的適用性要求，超過(guò)了一定的范圍，就有可能產(chǎn)生裂縫。

1)粗集料和細(xì)集料方面。

組成混凝土的粗集料和細(xì)集料，其含泥量的多少可能會(huì)決定混凝土構(gòu)件是否開(kāi)裂，如果攪拌前的粗集料和細(xì)集料未經(jīng)過(guò)處理，含泥量較高，就有可能導(dǎo)致混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)收縮增大，產(chǎn)生裂縫;粗集料和細(xì)集料的級(jí)配不好，或者出現(xiàn)了間斷級(jí)配，也容易造成混凝土構(gòu)件的收縮增大，產(chǎn)生裂縫。

2)水泥的品種和性能。

水泥品種的選擇也對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫有較大影響，例如礦渣硅酸鹽水泥與普通水泥相比，其配制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)收縮較大，容易產(chǎn)生裂縫;而粉煤灰水泥和礬土水泥，相比普通水泥，其配制的混凝土收縮更小，更不易產(chǎn)生裂縫。

3)混凝土外加劑方面。

一般混凝土為了改善其性能，都要加入一定的外加劑，但如果外加劑配比不當(dāng)或者使用環(huán)境不當(dāng)，很有可能起到相反的作用而產(chǎn)生裂縫。

2.3 施工方面的原因產(chǎn)生的裂縫

1)施工配合比不當(dāng)而造成的裂縫。

主要表現(xiàn)在施工過(guò)程水泥等級(jí)、含砂率、水泥用量、水灰比控制不當(dāng)，而造成水泥漿體體積較大、混凝土坍落度較大、和易性差而產(chǎn)生的凝縮和干縮裂縫。

2)現(xiàn)場(chǎng)施工和養(yǎng)護(hù)未達(dá)到要求而產(chǎn)生的裂縫。

混凝土澆筑時(shí)，振搗不密實(shí)，振搗棒抽插過(guò)快，影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，從而導(dǎo)致了容易產(chǎn)生裂縫;對(duì)大體積澆筑的混凝土構(gòu)件，由于現(xiàn)場(chǎng)的降溫或保溫工作做得不到位，致使大體積混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高，外部溫度較低，在內(nèi)外溫差的作用下而產(chǎn)生的溫度裂縫;一般混凝土構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)條件不到位，不能按規(guī)定的要求去做，導(dǎo)致混凝土在漫長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中提前缺水，無(wú)法達(dá)到保濕效果，產(chǎn)生大面積的收縮裂縫。

3)施工人員的不負(fù)責(zé)而導(dǎo)致的裂縫。

對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)或大面積混凝土結(jié)構(gòu)，一般都設(shè)置有溫度后澆帶，但是施工現(xiàn)場(chǎng)往往為了施工方便，避免二次施工，取消溫度后澆帶，一次整體澆筑，很容易在后期產(chǎn)生裂縫;對(duì)于帶裙樓的高層結(jié)構(gòu)，一般裙樓作為商業(yè)，層數(shù)不是很高，而主樓作為住宅或辦公，層數(shù)較高，二者相差較大，該種情況一般設(shè)置沉降后澆帶來(lái)緩解沉降差異造成的裂縫，但是個(gè)別施工單位為了施工方便，避免后澆帶二次澆筑和懸臂支撐，往往實(shí)際施工中取消該后澆帶，導(dǎo)致了在裙樓封頂后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，主樓沉降一直在發(fā)生，在裙樓與主樓交接處產(chǎn)生大面積的沉降裂縫。

施工過(guò)程中的違規(guī)作業(yè)，也有可能導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生，例如在夏季施工時(shí)，由于高溫運(yùn)輸加之交通擁堵，運(yùn)輸至工地的混凝土往往坍落度損失較大，混凝土的流動(dòng)性和和易性較差，工人為了施工方便而直接加水，造成配合比不同于原配合比而產(chǎn)生裂縫。

2.4 其他原因?qū)е碌幕炷亮芽p

1)混凝土在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，如果環(huán)境條件特別是溫度發(fā)生變化，很容易產(chǎn)生裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)過(guò)程中內(nèi)部溫度較高，如果外部環(huán)境由于天氣突然降溫而導(dǎo)致了內(nèi)外溫差較大，對(duì)混凝土抗裂較為不利。

2)建筑在使用過(guò)程中由于使用不當(dāng)而造成的裂縫。例如，在建筑使用多年后，未經(jīng)設(shè)計(jì)單位的復(fù)核計(jì)算，擅自改變建筑或房間的使用功能而導(dǎo)致了外部荷載較大，局部產(chǎn)生裂縫;建筑的局部地基沉降較大，而其他地方沉降較為穩(wěn)定，在兩者相交處可能產(chǎn)生沉降裂縫。

3 混凝土裂縫的主要控制措施

為了防患于未然，在混凝土構(gòu)件施工前要做好裂縫的控制工作，盡量減少裂縫的產(chǎn)生。一般控制混凝土構(gòu)件裂縫的主要措施包括以下幾部分。

3.1 合理的設(shè)計(jì)方案

在建筑方案布局時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師積極地參與方案設(shè)計(jì)，避免不利的結(jié)構(gòu)布局和過(guò)于集中的主次構(gòu)件關(guān)系，方案布局時(shí)和模型建立時(shí)，選擇合理的構(gòu)件截面尺寸和構(gòu)件主次關(guān)系，做到層次清晰、受力明確。

同時(shí)結(jié)合工程具體情況，合理的設(shè)置溫度后澆帶、沉降后澆帶等結(jié)構(gòu)措施，尤其是對(duì)于超常規(guī)的大體積、大面積構(gòu)件，選擇合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)控制混凝土裂縫的產(chǎn)生有很積極的影響。

此外，結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮溫度的影響，對(duì)建筑不同部位的混凝土構(gòu)件，結(jié)構(gòu)上積極地采取不同的措施，設(shè)置溫度鋼筋，減小裂縫發(fā)生的概率;地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)真考慮建筑地質(zhì)情況，選定合理的地基處理方案，避免由于地基基礎(chǔ)沉降問(wèn)題而導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

3.2 提高施工人員素質(zhì)

施工過(guò)程中，建立嚴(yán)格的施工管理制度，責(zé)任到人。施工過(guò)程中不得隨意更改設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按圖施工，如果要產(chǎn)生變更，必須通過(guò)設(shè)計(jì)單位書(shū)面同意才能更改;施工過(guò)程中各班責(zé)任到人，不符合操作規(guī)程的施工工序，一律不得施工，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通報(bào)，積極采取補(bǔ)救措施;施工中由于外界原因造成的材料浪費(fèi)，不得應(yīng)用于工程項(xiàng)目，絕對(duì)不能為了節(jié)省材料，而將不符合要求的材料用于工程中。

3.3 嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制措施

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，目前大多是由于施工過(guò)程不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成的，故控制施工質(zhì)量對(duì)于控制混凝土裂縫的產(chǎn)生尤為重要。

施工質(zhì)量控制主要包括，材料的控制、配合比的控制、施工養(yǎng)護(hù)的控制。

施工材料的進(jìn)場(chǎng)控制，要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，選擇恰當(dāng)合適的原材料。尤其是水泥、石子、砂子等材料。水泥要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的強(qiáng)度等級(jí)、合適的水泥品種，避免使用早強(qiáng)劑。石子和砂子等集料的選擇，應(yīng)選取級(jí)配條件好，含泥量低，優(yōu)良的原材料進(jìn)場(chǎng)。對(duì)需要添加外加劑的混凝土，要求商混廠家提供合理的外加劑摻入量，切勿盲目添加。

混凝土結(jié)構(gòu)是由粗集料、細(xì)集料、膠結(jié)體、水等物質(zhì)混合攪拌而成，各物質(zhì)在其中占有一定比例，如果配合比不當(dāng)，即可能造成混凝土構(gòu)件收縮性過(guò)大，而導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。施工配合比確定時(shí)，混凝土設(shè)計(jì)人員應(yīng)該是深入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，根據(jù)材料的具體性能、工程構(gòu)件截面、施工單位水平高低、現(xiàn)場(chǎng)施工操作條件等，選擇設(shè)計(jì)合理的坍落度，確定合適的配合比，必要時(shí)做好前期的實(shí)驗(yàn)室配比工作和現(xiàn)場(chǎng)的前期實(shí)驗(yàn)工作，避免不合理的配合比而產(chǎn)生裂縫，造成安全隱患。

提高施工養(yǎng)護(hù)水平對(duì)混凝土構(gòu)件裂縫的控制是非常有效的。在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，為了控制裂縫的產(chǎn)生，早期養(yǎng)護(hù)控制尤為重要，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)盡可能減少混凝土構(gòu)件早期的裂縫產(chǎn)生，嚴(yán)格按照有關(guān)養(yǎng)護(hù)條件安排專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在構(gòu)件振搗過(guò)程中，做到快插、慢拔，掌握不同構(gòu)件、不同部位合理的振搗方法和振搗時(shí)間，提倡二次振搗。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，積極做好保溫和降溫工作，采取必要的措施降低水化熱，采取表面覆膜養(yǎng)護(hù)，定時(shí)澆水降溫。

此外，對(duì)于大面積、大體積混凝土構(gòu)件，設(shè)計(jì)、施工時(shí)，采取積極有效的措施，降低裂縫產(chǎn)生的概率。施工時(shí)，避免在天氣條件惡劣，大雨、大風(fēng)、低溫、高溫環(huán)境下澆筑混凝土。

4 混凝土裂縫的處理措施

不同的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用產(chǎn)生不利影響的結(jié)果不同，有的可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力;有的可能產(chǎn)生滲漏，影響結(jié)構(gòu)的耐久性;有的裂縫可能導(dǎo)致混凝土構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，影響其強(qiáng)度的發(fā)揮。不論混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生哪種裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫，就應(yīng)該積極地分析裂縫產(chǎn)生的原因和可能導(dǎo)致的不良影響，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4.1 正確分析原因

混凝土構(gòu)件一旦產(chǎn)生裂縫，應(yīng)該分析裂縫產(chǎn)生的原因，對(duì)癥下藥，避免盲目的處理。裂縫分析時(shí)，首先查閱當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)圖紙，查看結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)是否合理，結(jié)構(gòu)布局是否合理，設(shè)計(jì)時(shí)是否采取抗裂措施;認(rèn)真分析施工澆筑記錄，所用材料化驗(yàn)單，確定所用材料、配合比是否滿足工程需要;查看當(dāng)時(shí)施工記錄和天氣情況，確定有無(wú)不良的施工環(huán)境條件;查看裂縫產(chǎn)生的部位，查看上部是否有結(jié)構(gòu)荷載超載情況，是否由于使用不當(dāng)而導(dǎo)致;此外還應(yīng)該仔細(xì)分析裂縫的繼續(xù)發(fā)展是否會(huì)影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全，以及影響嚴(yán)重與否。

4.2 表面修補(bǔ)法

對(duì)于不影響混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的裂縫，一般只進(jìn)行表面修補(bǔ)處理。該種裂縫必須建立在前期認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，在確定了裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生承載力影響時(shí)，可采用表面處理密封法。當(dāng)裂縫較窄時(shí)，可以在裂縫處的表面涂抹細(xì)實(shí)砂漿或者化學(xué)材料，使材料充分滲入裂縫內(nèi)部，填補(bǔ)裂縫。當(dāng)裂縫較寬時(shí)，可以將裂縫表面處開(kāi)鑿成槽，將裂縫處人為擴(kuò)大后再進(jìn)行處理。

4.3 加固處理法

當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的裂紋位于主要受力構(gòu)件的關(guān)鍵部位，且對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成安全影響，裂縫的繼續(xù)發(fā)展會(huì)降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，此時(shí)必須采用加固處理的方法。目前常用的加固方法有粘貼碳纖維加固、粘貼鋼板加固、噴漿加固、增大面積加固等方法。

4.4 內(nèi)部密封處理

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫對(duì)混凝土防滲產(chǎn)生影響，一般在結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用密實(shí)的砂漿或化學(xué)原料進(jìn)行灌縫、抹面處理，使密封材料滲入裂縫內(nèi)部，并在裂縫表面形成一層新的保護(hù)膜，達(dá)到防滲的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土裂縫的產(chǎn)生是相當(dāng)普遍和難以避免的問(wèn)題，為了控制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，在施工之前，要根據(jù)實(shí)際情況，確定合理的構(gòu)件面積和施工方法，在施工前控制裂縫的產(chǎn)生;在施工過(guò)程中，控制好施工質(zhì)量和混凝土材料的配合比，提高施工人員的素質(zhì)和施工技術(shù)水平，避免裂縫的產(chǎn)生;施工完成后，采取積極有效的措施養(yǎng)護(hù)混凝土構(gòu)件，減少由于養(yǎng)護(hù)問(wèn)題而產(chǎn)生的裂縫。

［1］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］胡 亮，韓建國(guó).淺談混凝土地下室墻體裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防處置措施［J］.工程科技，2010(5):71-72.

［3］曾凡峰，譚 軍，鄭文忠.混凝土裂縫的幾種修補(bǔ)辦法［J］.低溫建筑技術(shù)，2007(6):54-55.

［4］林 健.清水混凝土施工質(zhì)量控制的探討［J］.福建建材，2006(4):105-106.