鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防和控制

一、混凝土微裂縫

　　鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。確切地說，混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在，這是因?yàn)榛炷�土中的水泥石和骨料在溫濕度變化條件下產(chǎn)生不均勻的體積變形，而它們又粘結(jié)在一起不能自由變形，于是形成相互間的約束應(yīng)力；一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的黏結(jié)強(qiáng)度，以及水泥石自身的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生微裂縫。

　　二、混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

　　混凝土裂縫的產(chǎn)生，都是微裂縫發(fā)展的結(jié)果�；炷�土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，就其本身而言，一般認(rèn)為是混凝土材料變形約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強(qiáng)度的緣故。

　　1.材料選配不當(dāng)形成缺陷和裂縫。使用過期水泥，骨料含泥過量、含活性SiO₂，水泥中含堿量過高，骨料石灰石，水泥水化熱等。

　　2.施工違反操作規(guī)程形成缺陷和裂縫。塑性混凝土下沉，被頂部鋼筋所阻，形成沿鋼筋的裂縫；混凝土振搗不密實(shí)，出現(xiàn)蜂窩、易形成各種受力裂縫的起點(diǎn)；混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆注時(shí)坍落度過低，使得在混凝土體積中出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫；混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥使得在混凝土與大氣接觸面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫；過早拆模，混凝土尚未建立足夠強(qiáng)度，構(gòu)件在實(shí)際施加與自身的重力荷載作用下，容易發(fā)生各種受力裂縫等。

　　3.因構(gòu)件受力、變形形成缺陷和裂縫。中心受拉；中心受壓；受彎；受剪；受沖切；梁的混凝土收縮和溫度變形；板的混凝土收縮和溫度變形；在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

　　4.因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等�；炷�土構(gòu)件多次受冰凍 溶解循環(huán)作用，使混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)已有裂縫發(fā)展，結(jié)構(gòu)疏松，表面龜裂，表層剝落或整體崩潰。

　　三、控制和防止裂縫的措施

　　1.對(duì)水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當(dāng)形成的裂縫，必須用對(duì)進(jìn)場原材料按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收的辦法加以預(yù)防，凡不合格的次品材料一律不得使用，或經(jīng)試驗(yàn)后降低等級(jí)使用；對(duì)已發(fā)生這類因材料選用不當(dāng)而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫，必須作長期詳細(xì)的觀察（因有的問題需要一段時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)） ，認(rèn)真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴(yán)重程度，研究制定其處理和加固方案。這是因?yàn)橐坏┮虿牧线x用不當(dāng)而發(fā)生的質(zhì)量問題，往往帶有普遍性的緣故。

　　2.由于砼攪拌運(yùn)輸時(shí)間過長，澆筑速度過快，振搗不實(shí)、施工縫做法不當(dāng)、模板走動(dòng)等原因形成的裂縫可以按照《混凝土施工規(guī)程》嚴(yán)格執(zhí)行混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、振搗施工縫設(shè)置和舊混凝土連接。模板制作、拆模以及養(yǎng)護(hù)方面的規(guī)定來防止，對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的構(gòu)件，也要區(qū)分構(gòu)件的類別、構(gòu)件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴(yán)重的程度，分別采用一般混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、甚至粘鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等補(bǔ)救措施。

　　3.由于天氣干燥，初期養(yǎng)護(hù)不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產(chǎn)生的裂縫分別采用加強(qiáng)混凝土結(jié)硬化過程的自然養(yǎng)護(hù)、蓄熱養(yǎng)護(hù)，采用引氣劑使混凝土內(nèi)部均勻分布?xì)馀�，預(yù)留溫度伸縮縫等措施修補(bǔ)。受凍嚴(yán)重的構(gòu)件，有的要拆除，有的要加固后方可使用。

　　4.由于承受荷載使構(gòu)件產(chǎn)生過寬裂縫，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以防止這些裂縫的出現(xiàn)；對(duì)已出現(xiàn)的過寬裂縫的構(gòu)件要采用加固措施進(jìn)行加固。

　　5.由于地基過大不均勻沉降產(chǎn)生過寬裂縫合理地在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行建筑物在使用階段的沉降驗(yàn)算可以防止這些裂縫的出現(xiàn)，對(duì)已出現(xiàn)這類裂縫的結(jié)構(gòu)，要采用地基基礎(chǔ)的防治措施對(duì)地基基礎(chǔ)妥善處理后，再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來解決。

　　6.對(duì)因使用及環(huán)境條件變化而發(fā)生的裂縫，要依據(jù)不同性質(zhì)采用不同的防治措施，如：

　�。�1）因使用期間氣溫濕度變化而形成的裂縫，一般不易根除，以采用對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件的保護(hù)措施，減少大氣濕度變化對(duì)構(gòu)件變化的影響為宜；

　　（2）因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫，除對(duì)已形成缺陷和損壞的部分要予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外，宜添加對(duì)受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施；

　�。�3）因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷和損傷，除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部位予以補(bǔ)強(qiáng)或加固外，應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護(hù)；

　　（4）因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防；對(duì)已產(chǎn)生的不太嚴(yán)重的地震損傷可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。

　　另外，還可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

　　改善約束條件的措施是：合理地分縫分塊；避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。

　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　四、混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

　　實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

　�。�1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫；

　�。�2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度；

　�。�3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束�；炷�土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

　　五、結(jié)語

　　以上對(duì)混凝土的裂縫各種影響關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也較好，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。