淺析民用建筑物裂縫控制

鄭喬予

摘要：工程裂縫是不可避免的，其有害程度是可以控制的，工程師的全部藝術(shù)是把裂縫控制在無(wú)害的范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：民用建筑物裂縫控制

0引言

民用建筑物在建設(shè)過(guò)程和使用過(guò)程中，出現(xiàn)不同程度不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，它是長(zhǎng)期困擾著建筑工程技術(shù)人員的難題，許多建筑物結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌也都是從裂縫的擴(kuò)展開(kāi)始的。因此，人們對(duì)裂縫往往產(chǎn)生一種破壞前兆的恐懼感。習(xí)慣的概念，甚至某些驗(yàn)收規(guī)范和某些工程現(xiàn)場(chǎng)都是不允許結(jié)構(gòu)物上出現(xiàn)裂縫的。但是，近代科學(xué)關(guān)于建筑物強(qiáng)度的細(xì)觀(guān)研究以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說(shuō)明，結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的，裂縫是一種人們可以接受的材料特征，如對(duì)建筑物抗裂要求過(guò)嚴(yán)，必將付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，科學(xué)的要求應(yīng)是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。

1裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因

所謂裂縫，是固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，在學(xué)術(shù)上屬于結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度理論范疇。作為民用建筑物重要組成部分的混凝土裂縫，可以分為微觀(guān)裂縫和宏觀(guān)裂縫。混凝土的微觀(guān)裂縫是在尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中肉眼不可見(jiàn)的裂縫，肉眼可見(jiàn)裂縫范圍一般以0.05mm為界《實(shí)際最佳視力可見(jiàn)0.02mm)。大干等于0.05mm的裂縫稱(chēng)為宏觀(guān)裂縫。荷載試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土受壓荷載在30％極限強(qiáng)度以下時(shí)，微裂幾乎不變動(dòng)，到30％－70％荷載時(shí)，微裂開(kāi)始擴(kuò)展并迅速增加，到70％－90％荷載時(shí)，微裂顯著地?cái)U(kuò)展并迅速增多，且微裂之間相互串連起來(lái)，直至完全破壞。

宏觀(guān)裂縫即是微觀(guān)裂縫擴(kuò)展的結(jié)果，可以認(rèn)為，混凝土有裂縫是絕對(duì)的，無(wú)裂縫是相對(duì)的，所謂結(jié)構(gòu)的抗裂質(zhì)量只是把裂縫控制在一定的范圍內(nèi)而已。那么，結(jié)構(gòu)物裂縫產(chǎn)生的主要原因是什么呢?結(jié)構(gòu)物在實(shí)際使用過(guò)程中承受兩大類(lèi)荷載，即外荷載和變形荷載，統(tǒng)稱(chēng)為廣義荷載，其中靜荷載、動(dòng)荷載和其他荷載等外荷載稱(chēng)為第一類(lèi)荷載，而溫度，收縮，不均勻沉陷等變形荷載，稱(chēng)為第二類(lèi)荷載。裂縫的主要成因不外于以下三種，①由外荷載的直接應(yīng)力，即按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的裂縫，②由外荷載作用，結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫：③由變形變化引起的裂縫。國(guó)內(nèi)外的大量調(diào)查資料顯示，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化引起的約占80％以上，屬于由荷載引起的約占20％左右。

2控制裂縫應(yīng)該防患于未然

民用建筑物包括范圍很廣，如磚石與鋼筋混凝土的混合結(jié)構(gòu)，各種砌塊建筑，混凝土大板結(jié)構(gòu)，高層建筑等，其裂縫種類(lèi)繁多，如斜裂縫，豎向裂縫，水平裂縫等，裂縫的原因也較復(fù)雜如不均勻沉降、溫度變化、收縮、凍融、凍脹、濕陷以及荷載的作用：不過(guò)，裂縫的基本原因仍可歸納為變形變化和荷載變化兩大類(lèi)。

民用建筑物的斜裂縫一般在窗口轉(zhuǎn)角、窗間墻、窗臺(tái)墻外墻及內(nèi)墻上等處產(chǎn)生，呈八字形裂較普遍，而墻上的水平裂縫，由于上部砌體抗拉與抗剪強(qiáng)度的非均勻性，一般與斜裂縫互相組合出現(xiàn)，水平裂縫一般沿灰縫錯(cuò)開(kāi)，而斜裂縫既可能沿灰縫也可能橫穿砌塊和磚塊。豎向裂縫常出現(xiàn)在窗臺(tái)墻上。宙孔的兩個(gè)下角處，有的出現(xiàn)在墻的頂部，上寬下窄，多數(shù)窗臺(tái)縫出現(xiàn)在底層，二層以上很少出現(xiàn)。裂縫一般在施工后不久(1－3個(gè)月)就開(kāi)始出現(xiàn)，并隨時(shí)間而發(fā)展延續(xù)至數(shù)月，有的數(shù)年才穩(wěn)定。建筑物的嚴(yán)重裂縫直接威脅建筑物的安全，成為工程使用的重大隱患，有些裂縫雖然沒(méi)有達(dá)到使建筑物倒塌的危險(xiǎn)程度，但由于精神作用以及建筑裝修及美觀(guān)方面的原因，也常常影響到建筑物的使用。因此，裂縫控制非常必要，控制裂縫應(yīng)該防患于未然，首先盡量預(yù)防有害裂縫，防不住的就堵，堵不住再排(有防排水要求的工程)，重點(diǎn)在防。實(shí)踐證明，只要設(shè)計(jì)與施工緊密結(jié)合，這是完全可以做到的。

為了控制裂縫，從設(shè)計(jì)而言，應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工條件進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)有足夠的構(gòu)造筋，合理選擇斷面，做到“抗”與“放”結(jié)合。例如，在設(shè)計(jì)方案確定后，結(jié)構(gòu)物和地基的剛度、強(qiáng)度、彈塑性質(zhì)都在隨時(shí)間變化，最不利的沉降，將在建成后一定時(shí)期發(fā)生。以“放”為主，必須滿(mǎn)足建筑物使用時(shí)極限變形的要求，如柔性基礎(chǔ)、設(shè)置沉降縫等，以“抗”為主，必須滿(mǎn)足建筑物材料極限強(qiáng)度的要求，并且滿(mǎn)足不出現(xiàn)有害裂縫的要求，如在混合結(jié)構(gòu)中提高整體性，磚石結(jié)構(gòu)中至少在頂部或中部設(shè)置幾道圈梁等。從施工而言，應(yīng)盡力保證設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，控制水泥用水量，防止風(fēng)吹日曬及過(guò)早拆模等，如施工中的養(yǎng)護(hù)問(wèn)題，混凝土養(yǎng)護(hù)條件，包括混凝土潮濕狀態(tài)及養(yǎng)護(hù)溫度，對(duì)強(qiáng)度發(fā)展有很大影響，如果混凝土潮濕狀態(tài)低于相對(duì)濕度的80％，水化幾乎會(huì)完全停止。有實(shí)踐數(shù)據(jù)資料表明，在入模溫度相同的情況下，干燥狀態(tài)比濕養(yǎng)護(hù)狀態(tài)強(qiáng)度顯著降低且隨齡期增長(zhǎng)而變化，3天時(shí)強(qiáng)度降低21％，28天強(qiáng)度降低27％。在早齡期良好的溫濕是非常重要的，缺少濕養(yǎng)護(hù)使混凝土強(qiáng)度降低的原因除了水化受到抑制外，由于干縮可能引起內(nèi)應(yīng)力和微裂縫也是混凝土強(qiáng)度降低的原因之一。而保待長(zhǎng)時(shí)間濕潤(rùn)狀態(tài)，不受風(fēng)吹日曬，不僅會(huì)減少收縮還會(huì)提高極限拉伸約30％，只要設(shè)計(jì)和施工都了解控制開(kāi)裂的過(guò)程并能有機(jī)配合，一定會(huì)取得良好的效果。

工程裂縫是不可避免的，其有害程度是可以控制的，工程師的全部藝術(shù)是把裂縫控制在無(wú)害的范圍內(nèi)。