摘要：大量的工程和實(shí)踐理論分析表明,鋼筋混凝土基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細(xì),甚至肉眼看不見(縫寬<0.5ｍｍ),一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學(xué)因素作用下,不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋混凝土強(qiáng)度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制,因此研究混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施是非常重要而迫切的。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 裂縫 類型 成因 預(yù)防措施
1 前言
大量的工程和實(shí)踐理論分析表明,鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的,只是有些裂縫很細(xì),甚至肉眼看不見(縫寬<0.5ｍｍ),一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害,允許其存在。有些裂縫在使用荷載或外界物理及化學(xué)因素作用下,不斷產(chǎn)生和發(fā)展引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕,使鋼筋 混凝土強(qiáng)度和剛度受到削弱,耐久性降低,嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生垮塌事故,危害結(jié)構(gòu)的正常使用,必須加以控制, 因此研究商品混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施是非常重要而迫切的。
2、混凝土裂縫類型及成因
大部分混凝土結(jié)構(gòu)采用商品混凝土一次澆注成型。實(shí)際上,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素互相影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種原因，其中最常見的是混凝土早期裂縫，混凝土早期裂縫有以下幾種：
2.1、塑性沉降裂縫
此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土骨料沉降時(shí)受到阻礙（如鋼筋、模板）而產(chǎn)生的。這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5小時(shí)至3小時(shí)之間，混 凝土尚處在塑性狀態(tài)，混凝土表面消失水光時(shí)立即產(chǎn)生，沿著梁及板上面鋼筋的走向出現(xiàn)，主要是混凝土塌落度大、沉陷過高所致。另外在施工過程中如果模板綁扎 的不好、模板沉陷、移動時(shí)也會出現(xiàn)此類裂縫。
2.2、塑性收縮裂縫
此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑后，在塑性狀態(tài)時(shí)表 面水分蒸發(fā)過快造成的。這類裂縫多在表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則、長短寬窄不一、呈龜裂狀，深度一般不超過50mm。產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆注后3―4小時(shí)左 右表面沒有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)天氣混凝土表面水分蒸發(fā)過快，或者是基礎(chǔ)、模板吸水過快，以及混凝土本身的水化熱高等原因造成混凝土產(chǎn)生急 劇收縮，此時(shí)混凝土強(qiáng)度趨近于零，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。混凝土中蒸發(fā)和吸收水分的速 度越快，塑性收縮裂縫越容易產(chǎn)生，而商品混凝土由于為了滿足可泵性、流動性、出機(jī)時(shí)混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早期強(qiáng)度低所以其水分特別容 易散失，表面容易形成裂縫。
2.3、溫度應(yīng)力裂縫
此類裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土澆筑后，聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，造成混凝土的內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面散熱較快，這樣形成較大 的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度，就會引起較大的表面拉應(yīng)力，此時(shí)混凝土的齡期很短，抗拉 強(qiáng)度很低，如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早，多呈不規(guī)則狀態(tài)，深度較淺， 屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開展。
2.4、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆注、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中,若施工工藝不合理,施工質(zhì)量低劣,可能產(chǎn)生各種形式的裂縫,特別是細(xì)長 薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異,比較典型且常見的如下:①鋼筋混凝土保護(hù)層過厚,或亂踩綁扎的上層鋼筋,使承受 負(fù)彎矩的鋼筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。②混凝土震搗不密實(shí)(灌注樁樁身較長，一般大于10m)、不均勻,出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形 成其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。③混凝土澆注過快,混凝土流動性較低在硬化前因混凝土振搗不足,硬化后沉實(shí)過大,容易在澆注數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫,即塑性收縮裂縫。 ④混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長,水分蒸發(fā)過多,引起混凝土塌落度過低,使得在混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。⑤用泵送混凝土施工時(shí),為保證混凝土的流動性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。⑥混凝土分層或分段澆注時(shí),接頭部位處理不好,易在新、舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。⑦混凝土早期受凍,使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋,或局部剝落,或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。⑧施工時(shí)模板剛度不足,在澆注 混凝土?xí)r,因側(cè)向壓力的作用使得模板變形,產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。⑨施工時(shí)拆模過早,混凝土強(qiáng)度不足,使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。
2.5、原材料質(zhì)量引起的裂縫
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。混凝土所采用材料的質(zhì)量不合格,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。①砂石含泥量超過規(guī)定,不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性,還會使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差,或砂顆粒過細(xì),用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇,水、硅反應(yīng)會生成膨脹的膠質(zhì),吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力,則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫,在潮濕的地方較為多見。②拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土,或采用含堿的外加劑,可能對堿骨料反應(yīng)有影響。
3 混凝土裂縫常見預(yù)防措施
3.1、塑型沉降裂縫預(yù)防措施
此類裂縫預(yù)防的措施如下：①在滿足泵送和施工的前提下盡可能減小混凝土塌落度；②保證混凝土均質(zhì)性，攪拌運(yùn)輸卸料前先高速運(yùn)轉(zhuǎn)20―30秒，然 后反轉(zhuǎn)卸料；③施工過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板的位移和混凝土澆搗的密實(shí)情況，不能漏振、過振使混凝土離析分層；④施工過程中嚴(yán)禁隨意加水。
3.2、塑性收縮裂縫預(yù)防措施
此類裂縫預(yù)防的措施如下：①施工單位在澆注混凝土后要及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，增加環(huán)境濕度；②商品混凝土公司在滿足可泵性、和易性的前提下盡量減小出機(jī)塌落度、降低砂率、嚴(yán)格控制骨料的含泥量。
3.3、溫度應(yīng)力裂縫預(yù)防措施
此類裂縫預(yù)防措施如下：①降低混凝土發(fā)熱量。選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥，以降低混凝土的溫度；摻加緩凝劑或高效減水劑，以提高混凝土強(qiáng)度并減少用水量及水泥用量，延長混凝土達(dá)到最高溫度時(shí)間，減少干縮；盡可能選用最大粒徑較大，顆粒形狀好且級配良好的粗骨料，避免砂量過多以減少水泥用量及 用水量；在滿足泵送和施工的前提下用低流動性混凝土，嚴(yán)格控制水灰比，減少單位體積混凝土用水量。②降低混凝土澆筑溫度。在高溫季節(jié)要降低原材料溫度，在 環(huán)境溫度較低的早晚澆筑；避免吸收外部環(huán)境熱量，運(yùn)輸工具、泵送管路盡量遮蔭，防止混凝土升溫；埋設(shè)冷卻水管，通入冷水降溫。③分層分塊澆筑。④表面保溫與保濕。要盡量長時(shí)間地保溫和保持混凝土表面濕潤，讓其表面慢慢冷卻、干燥，使混凝土能夠增長強(qiáng)度以抵抗開裂拉應(yīng)力。主要有蓄水養(yǎng)護(hù)和覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)兩種方 式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14d。
3.4、施工方面原因造成的裂縫預(yù)防措施
此類裂縫預(yù)防措施如下：①加強(qiáng)模板施工的過程管理。模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，在振搗過程中派專人進(jìn)行看模，防止松扣下沉現(xiàn)象發(fā)生；試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)允許值時(shí)方能拆模。②混凝土的成品保護(hù)。對澆筑好的板面，必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1．2Ｎ／ＭＭ2后方可上人。③鋼筋綁扎施工加強(qiáng)對負(fù)彎矩筋的管理。加密支撐馬凳的間距、確保板面負(fù)彎矩筋的保護(hù)層厚度。④振搗方式方法必須正確。振搗易快插、慢拔。振搗時(shí)間過短，混凝土不均勻；時(shí)間過長，易導(dǎo)致嚴(yán)重浮漿。
4 實(shí)際應(yīng)用效果
750kV賀蘭山～黃河輸電線路工程中有三基灌注樁基礎(chǔ)跨越黃河。這三基灌注樁基礎(chǔ)深度為10～30米，樁直徑為1.6～2.0米。在同類規(guī)模的灌注樁中屬于大直徑樁。施工震搗工作很難做到滿意。本工程按照裂縫預(yù)防措施細(xì)致嚴(yán)格的施工，結(jié)果非常理想。所有樁體表面光滑平整，沒有任何裂縫。
三基灌注樁實(shí)際效果充分說明裂縫預(yù)防措施是非常有效的。在考慮到所有可能出現(xiàn)裂縫的因素后，逐項(xiàng)的解決是最根本的方法。缺點(diǎn)是施工麻煩，工藝煩瑣，容易增加施工費(fèi)用。施工單位往往做不全，尤其是溫度應(yīng)力裂縫預(yù)防措施時(shí)效性很強(qiáng)，不容易做到。
5 結(jié)語
綜上所述，裂縫不僅影響美觀而且對結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。而設(shè)計(jì)上只能通過提高砼的等級來控制裂縫的大小。在有腐蝕性的地區(qū)混凝土裂縫問題一直嚴(yán)重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，在混凝土生產(chǎn)以及施工過程中有針對性地采取預(yù)防措施，盡可能采取有效的技術(shù)措施控制裂縫，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫， 或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，以確保工程質(zhì)量，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1] 王鐵龍.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007-1.
[2] 陳志源.土木工程材料（第2版）.武漢理工大學(xué)出版社 2003-12.
[3] 趙志縉.高層建筑施工（第2版）.中國建筑工業(yè)出版社,2001-4.
[4] 孫維東.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2006-1.
