林文勝

（福建章誠隆建設(shè)工程有限公司）

淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制

林文勝

（福建章誠隆建設(shè)工程有限公司）

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是工程建設(shè)中普遍存在的問題，尤其是最近十幾年，商品混凝土的廣泛的應(yīng)用，使得混凝土的均質(zhì)性得到了很大的改善，但同時(shí)也增加了裂縫防控的難度。而建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫不僅僅會(huì)影響建筑的美觀，還會(huì)給建筑物的質(zhì)量和穩(wěn)定性造成很大的影響?；诖吮疚膶\述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫的成因以及控制措施。

混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；成因；控制

引言

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種病害中，裂縫問題是最普遍的，裂縫問題影響建筑物的整體美觀度，降低混凝土的強(qiáng)度，威脅建筑物的使用質(zhì)量和使用壽命，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)和生活，因此需要解釋實(shí)際情況，分析混凝土裂縫出現(xiàn)的原因，針對原因提出有效的預(yù)防措施，徹底解決混凝土裂縫問題。

1　混凝土裂縫的分類

1.1結(jié)構(gòu)性裂縫

結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因是承載力不足，其主要形式有以下幾種：

（1）設(shè)計(jì)原因引起的裂縫。①設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際受力不符產(chǎn)生的裂縫。②鋼筋錨固長度無法滿足生產(chǎn)要求而產(chǎn)生的裂縫。③構(gòu)件剛度不符合要求導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。④平板結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的板面裂縫。⑤忽略次要應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫，應(yīng)力分布及開裂如圖1所示。⑥施工設(shè)計(jì)和實(shí)際施工不符產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫。

（2）施工原因引起的裂縫。①施工時(shí)，鋼筋位置擺放不正確，在結(jié)構(gòu)中引起的裂縫。②模板支護(hù)不當(dāng)，在構(gòu)件中產(chǎn)生的裂縫。③施工使用的原材料不符合設(shè)計(jì)要求或不合格而引起的裂縫。④施工時(shí)，構(gòu)件未達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度要求便使其承受堆載等荷載而引起的裂縫。⑤施工質(zhì)量達(dá)不到要求而引起的裂縫。

圖1　應(yīng)力分布開裂圖

（3）使用原因引起的裂縫。①改變建筑物的使用條件引起的裂縫。②火災(zāi)等事故引起的裂縫。③由地震等偶然荷載引起的結(jié)構(gòu)開裂。

1.2非結(jié)構(gòu)性裂縫

（1）收縮裂縫。收縮裂縫是由濕度變化引起的，它是混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。工程常見收縮裂縫有沉降收縮裂縫、塑性收縮裂縫以及干燥收縮裂縫三類。自身收縮與干燥收縮所占比例如表1所示。

（2）溫度裂縫。混凝土受溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，如果混凝土內(nèi)外溫差或季節(jié)氣溫變化過大，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫常出現(xiàn)在我國北方地區(qū)的建筑物中。

（3）沉降裂縫。如果地基承載力不均勻，則建筑物會(huì)發(fā)生不均勻沉降，使得建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)薄弱部位產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱為沉降裂縫。

表1　自身收縮與干燥收縮所占比例

2　混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

2.1收縮裂縫的產(chǎn)生原因分析

收縮裂縫是由溫度變化引起的，它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。

2.1.1塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫產(chǎn)生于新澆筑混凝土表面，大多產(chǎn)生于混凝土初凝后、終凝前。主要原因包括：①?zèng)]有及時(shí)對澆筑后的混凝土采取覆蓋措施，導(dǎo)致混凝土表面的水分快速蒸發(fā)，體積收縮逐漸加快，此時(shí)混凝土強(qiáng)度還不高，不能抵抗體積收縮的應(yīng)力，出現(xiàn)開裂。②混凝土的水灰比不科學(xué)，水泥或粉砂等用量較大。③使用的滲透性模板或墊層吸水性較強(qiáng)。④混凝土沒有按照要求振搗或振搗不足。

2.1.2干燥收縮裂縫

干燥收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土表面，裂縫寬度在0.05～0.2mm，走向也沒有規(guī)律，一般在混凝土澆筑后的一段時(shí)間才出現(xiàn)。出現(xiàn)這類裂縫的主要原因包括：①?zèng)]有加強(qiáng)對混凝土的養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致混凝土表面水分蒸發(fā)，體積收縮，在溫度的影響下，混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力，表面出現(xiàn)開裂。②混凝土級配不當(dāng)，其中含有較多的砂石，導(dǎo)致混凝土抗拉強(qiáng)度低。③沒有按要求振搗，導(dǎo)致表面的砂漿層較厚，收縮力變大。

2.1.3碳化收縮裂縫

碳化收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土表面，一般呈現(xiàn)花紋狀，裂縫較淺，這類裂縫形成的主要原因包括：在空氣中二氧化碳的影響下，混凝土中的氫氧化鈣變成碳酸鈣，混凝土表面出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，內(nèi)部沒有發(fā)生反應(yīng)的部分約束表面部分最終導(dǎo)致龜裂。

2.2溫度裂縫的產(chǎn)生原因分析

表面溫度裂縫主要由溫差引起，針對大體積混凝土，硬化期間，水泥漿釋放大量的熱量，混凝土內(nèi)部溫度升高的同時(shí)，內(nèi)外溫差逐漸增大，混凝土表面出現(xiàn)降溫收縮，表面也將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，此時(shí)的混凝土強(qiáng)度不高，極易出現(xiàn)裂縫。

2.3沉降裂縫的產(chǎn)生原因分析

①結(jié)構(gòu)、構(gòu)件下面的地基軟硬不均或存在軟土混凝土澆注后，隨著時(shí)間的推移，地基局部發(fā)生沉降。②由于不同的結(jié)構(gòu)存在一定的載荷差異，加上地基受力不均衡，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為集中，最終出現(xiàn)裂縫。③如果冬季施工將模板支架安裝于凍土層，上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，地層下沉。最終產(chǎn)生裂縫。

3　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

3.1干縮裂縫的預(yù)防措施

①選用收縮量較小的水泥，并且降低水泥用量。②水灰比會(huì)影響混凝土干縮，因此在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格控制水灰比，并且摻加合適的減水劑。③混凝土用水量應(yīng)該小雨配合比設(shè)計(jì)所設(shè)定的用水量。④加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長混凝土保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

3.2溫度裂縫的預(yù)防措施

①盡量選用低熱或中熱水泥，如粉煤灰水泥等。②減少水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。③降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。④改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。⑤改善混凝土的攪拌加工工藝，降低混凝土的澆筑溫度。⑥在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。⑦高溫季節(jié)澆筑時(shí)可以采用搭設(shè)遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的溫度。⑧大體積混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力越大，因此要合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。⑨在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，通冷水或者冷氣冷卻，減小混凝土的內(nèi)外溫差。⑩加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控，及時(shí)采取冷卻、保護(hù)措施。11○預(yù)留溫度收縮縫。12○減小約束，澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設(shè)5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。13○加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。14○混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。

3.3沉陷裂縫的預(yù)防措施

①對松軟土、填土地基在上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固。②保證模板有足夠的強(qiáng)度和剛度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。③防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。④模板拆除的時(shí)間不能太早，且要注意拆模的先后次序。⑤在凍土上搭設(shè)模板時(shí)要注意采取一定的預(yù)防措施。

3.4塑性裂縫及其他裂縫的預(yù)防措施

①選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。②嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。③澆筑混凝土之前，將基層和模板澆水均勻濕透。④及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。⑤在高溫和大風(fēng)天氣要設(shè)置遮陽和擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

4　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制

4.1混凝土材料的應(yīng)用

混凝土材料質(zhì)量直接影響著混凝土施工質(zhì)量，所以必須科學(xué)選用施工原材料。選擇水泥時(shí)，應(yīng)該盡量選擇水化熱較低且收縮量偏低的水泥，并且合理降低水泥用量。施工過程中，要抽樣檢測水泥的各項(xiàng)指標(biāo)，必須保證所用水泥符合設(shè)計(jì)要求。

在集料應(yīng)用中，要嚴(yán)格控制細(xì)骨料含泥量。粗集料的選用必須保證質(zhì)地堅(jiān)硬，并且其級配必須符合設(shè)計(jì)要求，集料孔隙率也應(yīng)該控制在合理范圍內(nèi)，避免集料中含有雜質(zhì)。另外，在混凝土材料中添加化學(xué)劑也可以改善混凝土性能，主要的化學(xué)添加劑有減水劑等。

4.2優(yōu)化配合比

原材料的配合比可以直接影響混凝土的整體性能，所以原材料的配合比應(yīng)該保證科學(xué)合理。如果材料水化熱較大，則會(huì)因較大溫度差導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)法和腎功能裂縫，所以應(yīng)該合理降低水化熱，優(yōu)化混凝土配合比，降低水灰比，明確水泥用量和用水量。

4.3配筋設(shè)計(jì)

根據(jù)工程施工要求配置混凝土鋼筋，結(jié)合工程實(shí)際，充分考慮鋼筋品種、鋼筋規(guī)格以及鋼筋數(shù)量，評估構(gòu)件性能；以施工圖紙為主要依據(jù)，確定鋼筋配置位置，避免混凝土開裂。

4.4模板施工

模板施工質(zhì)量控制應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①模板的設(shè)計(jì)和制作過程中，應(yīng)該保證模板的剛度和強(qiáng)度，盡量防止混凝土模板變形或者擠壓產(chǎn)生裂縫。②混凝土澆筑前，應(yīng)該保持模板和基層的濕潤度。③合理控制模板拆模時(shí)間，確定混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才可以按照相關(guān)要求進(jìn)行拆模作業(yè)。

4.5混凝土澆筑

在混凝土澆筑過程中，應(yīng)該合理控制振搗時(shí)間，并且保證振搗均勻，防止混過振或漏振現(xiàn)象?；炷脸跄?jié)后，還應(yīng)該進(jìn)行二次振搗，排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡，避免混凝土沉降收縮產(chǎn)生裂縫。如果混凝土水泥用量較大，則應(yīng)該合理控制混凝土內(nèi)外溫度差，所以可以在施工過程中預(yù)埋測溫設(shè)備，降低溫度，并且采取通風(fēng)排熱措施，盡量減少溫度裂縫。

4.6做好養(yǎng)護(hù)措施

在完成混凝土澆筑作業(yè)后，制定完善的混凝土養(yǎng)護(hù)措施，在混凝土終凝之前，采用合理的方法保證混凝土表面濕潤，在混凝土未完全干燥之前，對其進(jìn)行覆蓋，及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，一般養(yǎng)護(hù)時(shí)間為一周，如果在施工中應(yīng)用了相應(yīng)的緩凝劑，則必須將養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長至2周，混凝土養(yǎng)護(hù)期間，及時(shí)進(jìn)行溫度測定，避免內(nèi)外溫差較大。

5　案例

5.1工程概況

圖2

長樂古槐新寧花苑，位于長樂市古槐鎮(zhèn)，本工程設(shè)計(jì)地面建筑7幢，建筑高度4～18層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，1#、3#、5#樓范圍內(nèi)設(shè)一層地下室，采用梁板式筏型基礎(chǔ)。該工程地下室基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C35，抗?jié)B等級P6，各樓層梁板混凝土強(qiáng)度等級均為C25，屋面混凝土為密實(shí)性混凝土，抗?jié)B等級P6，強(qiáng)度等級為C25，該工程結(jié)構(gòu)混凝土施工時(shí)間在6～12月份。

5.2預(yù)防措施

在結(jié)構(gòu)混凝土施工過程中，對混凝土的結(jié)構(gòu)裂縫、塑性收縮裂縫、溫度裂縫的預(yù)防采取了不少措施。

（1）選用干縮較小的水泥品種。

（2）合理配制混凝土，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的砂，減少空隙率和砂率。

（3）適當(dāng)提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，在水泥用量一定的條件下，縮小水灰比可使混凝土抗拉強(qiáng)度增高大于混凝土干縮應(yīng)力的增加，有減少裂縫趨勢。

（4）施工中應(yīng)掌握正確的振搗方法，確保混凝土振搗密實(shí)，以減少收縮量，提供混凝土的抗裂性。

（5）夏季施工應(yīng)盡量避開中午炎熱天氣澆筑混凝土，應(yīng)選擇傍晚或晚上時(shí)間澆筑。

（6）澆搗混凝土前，應(yīng)將基層或模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。

（7）澆筑施工為了減少輸送管對板面負(fù)筋的破壞，采用布料機(jī)與混凝土輸送管連接后澆筑混凝土。避免了因板面負(fù)筋的踩踏造成的結(jié)構(gòu)裂縫。

（8）澆筑后及時(shí)采用公路養(yǎng)護(hù)專用毛毯對混凝土進(jìn)行覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，盡量延遲混凝土干縮的發(fā)生。

5.3取得效果

通過科學(xué)合理的預(yù)防措施，使得結(jié)構(gòu)混凝土有效的避免了裂縫過分的產(chǎn)生。混凝土的質(zhì)量很好，表面光滑、密實(shí)、滿足混凝土結(jié)構(gòu)驗(yàn)收規(guī)范的要求。

6　結(jié)論與展望

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫威脅建筑產(chǎn)品的安全性和耐久性，雖然在施工中不可避免地會(huì)出現(xiàn)裂縫，但裂縫的有害程度是可以避免的，這就需要不斷加強(qiáng)裂縫原因分析，從設(shè)計(jì)、施工、材料等方面入手，弄清裂縫出現(xiàn)的原因，采取有效的解決措施，對裂縫問題進(jìn)行控制，徹底解決混凝土裂縫問題，提高建筑產(chǎn)品的安全性。

[1]楚相華.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的質(zhì)量控制分析[J].黑龍江科技信息，2010（30）：12～13.

[2]陳建南.淺析混凝土裂縫的形成及預(yù)防措施[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2011（05）：39～41.

[3]趙克興.淺談水工混凝土裂縫問題[J].科技與企業(yè)，2011（08）：54～55.

[4]站春暉，施國旺.淺析建筑施工中商品混凝土裂縫的控制[J].民營科技，2010（06）：09.

TU755

A

1673-0038（2015）42-0034-03

2015-9-30