混凝土結構裂縫的產生原因及實踐中控制措施

　【摘要】混凝土是工程施工中很難解決的“多發(fā)病”，本文從設計、材料、施工等方面闡述和分析了混凝土裂縫產生的原因及控制措施。

　　【關鍵詞】混凝土裂縫；產生原因；控制措施

　　引言

　　在結構混凝土施工過程中，混凝土表面常會出現(xiàn)各種病害，其中混凝土裂縫是很普遍的結構性病害之一。它不僅影響結構的美觀，也會降低結構混凝土的強度，影響結構的使用性能和使用壽命，給人們的生活、生產帶來不便。因此，對引發(fā)結構混凝土裂縫的成因進行分析、歸納及采取預防措施很有必要。

　　1 裂縫的成因

　　在施工和使用過程中，引起建筑混凝土結構開裂的原因很多，當發(fā)生溫度和濕度變化、結構受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當時，都非常容易產生裂縫，具體原因有以下幾方面：

　　1.1 設計構造在設計時考慮不周，結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中；在構造處理不當時，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如果沒有設置附加箍筋或附加吊筋；以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。

　　1.2 地基變形建筑工程基礎不均勻沉降是造成鋼筋混凝土開裂的主要原因：①房屋建于土質差別較大或軟弱土質上。②建筑物基礎深淺不一。③房屋相鄰部分的高度、荷重、結構剛度差別較大。④建筑物平面形狀復雜、立面變化過大、長度過大等原因造成基礎不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向與地基變形的情況有關，由于地基變形的應力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的，危害較大。

　　1.3 施工方面施工工藝不當是造成鋼筋混凝土開裂的另一個主要原因。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多，主要有：①水泥、砂、石等質量不好是引起裂縫較常見的因素。若工程上用了這些不合格的材料就會導致“豆腐渣工程”，所以說只有把好材料的質量關，工程質量才會在根本上得到保證。②混凝土是一種人造混合材料，其質量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產生的直接或間接原因。③水分蒸發(fā)、水泥結石和混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。混凝土養(yǎng)護，特別是早期養(yǎng)護質量與裂縫關系密切。早期表面干燥可使其內外溫度較大更容易產生裂縫。④模板構造不當，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都有可能造成混凝土開裂。施工過程中，鋼筋表面污染，混凝土保護層太大或太小，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

　　1.4 結構受荷在施工中和使用中由于結構受荷都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件，在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30-40%的設計荷載，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺，而構件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的（這類裂縫也稱為無害裂縫）。在鋼筋混凝土設計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2-0.3mm，對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許開裂的構件上出現(xiàn)裂縫則是有害的，需加以認真分析，慎重處理。

　　1.5 溫濕度變化當溫度變化時，由于材料熱脹冷縮，房屋各部分構件將產生各自不同的變形，引起彼此制約而產生應力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數不一致，屋面變形較大，當屋蓋和墻體之間構造處理不當，會使墻體受拉，當其剪力和拉應力大于砌體的抗剪抗拉強度時，產生溫差裂縫。普通混凝土在空氣中硬結，濕度發(fā)生變化時，體積會有所收縮，由此而在構件內產生拉應力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大。因此，若構件早期養(yǎng)護不良，極易產生收縮裂縫。

　　2 裂縫的控制措施

　　2.1 設計方面①設計中的“抗”與“放”。在建筑設計中應處理好構件中“抗”與“放”的關系。所謂抗就是處于約束狀態(tài)下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂放就是結構完全處于自由變形無約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時所采取的措施。設計人員應靈活地運用抗放結合、或以抗為主、或以放為主的設計原則來選擇結構方案和使用的材料。②設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得以時，應充分考慮采用加強措施。③積極采用補償收縮混凝土技術。在常見的混凝土裂縫中，有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。④重視對構造鋼筋的認識。在結構設計中，設計人員應重視對于構造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。⑤對于大體積混凝土，建議在設計中考慮采用60天齡期混凝土強度值作為設計值，以減少混凝土單方用灰量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。

　　2.2 材料選擇和混凝土配合比設計方面①根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強的水泥。②選用級配優(yōu)良的砂、石原料，含泥量應符合規(guī)范要求。③積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。④正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充分考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。⑤模板構造要合理，以防止模板間的變形不同而導致混凝土裂縫；模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂，合理掌握拆模時機，拆模時間不能過早，應保證早齡期混凝土不損壞或不開裂，但也不能太晚，盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值，即不要錯過最佳養(yǎng)護時機。⑥配合比設計應采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。配合比設計人員應深入施工現(xiàn)場，依據施工現(xiàn)場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，合理選擇好混凝土的設計坍落度，針對現(xiàn)場的砂、石原料質量情況及時調整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場搞好構件的養(yǎng)護工作。應嚴格按選定的配合比施工，配制混凝土時計量應準確，要嚴格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻。

　　2.3 現(xiàn)場操作方面①澆搗工作：澆搗時，振搗棒要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除混凝土內部的水分和氣泡。②混凝土養(yǎng)護：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養(yǎng)護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為14-28天。③混凝土的降溫和保溫工作:對于厚大體積混凝土,施工時應充分考慮水泥水化熱問題.采取必要的降溫措施,避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。④避免在雨中或大風中澆灌混凝土。⑤對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。⑥夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。

　　以上是對混凝土裂縫的成因及控制進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應用效果也是比較好的，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，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。