淺析混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因與預(yù)防措施

陳　導(dǎo)

摘要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，在當(dāng)今建筑工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，但混凝土結(jié)構(gòu)存在一定的缺點(diǎn)，影響到建筑質(zhì)量。文章分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了一些預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；抗裂性；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374(2009)13-0174-02

在當(dāng)今房屋建筑工程的設(shè)計(jì)和施工中，絕大多數(shù)建筑物采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，因混凝土結(jié)構(gòu)具有耐久性、耐火性、可塑性、整體性好以及容易就地取材等優(yōu)點(diǎn)，所以廣為建筑業(yè)所采用，但混凝土結(jié)構(gòu)自身也存在一定的缺點(diǎn)，如自重大，對(duì)大跨、高層、結(jié)構(gòu)抗震等不利；抗裂性差，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在裂縫將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度下降，變形增大，影響其耐久性等等。本文著重對(duì)混凝土裂縫形成的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)裂縫形成原因一一提出相應(yīng)的預(yù)防措施，希望能對(duì)大家起到一個(gè)拋磚引玉的作用。

一、鋼筋混凝土常見(jiàn)裂縫原因分析

混凝土是一種軸心抗拉強(qiáng)度很低的脆性材料，混凝土構(gòu)件在形成過(guò)程中，容易受到材料質(zhì)量、施工工藝、施工環(huán)境等諸多因素的影響，當(dāng)發(fā)生環(huán)境溫度變化、地基不均勻沉降等問(wèn)題時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生裂縫。

(一)材料質(zhì)量

材料質(zhì)量引起的裂縫較常見(jiàn)的原因是水泥、砂、石子等質(zhì)量不合格。若工程上用了這些不合格的材料，輕則蜂窩麻面，重則導(dǎo)致“豆腐渣工程”，所以必須嚴(yán)把材料的質(zhì)量關(guān)。"

(二)施工工藝

施工工藝涉及面很廣，以下強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)常見(jiàn)的原因：

1水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮導(dǎo)致形成混凝土裂縫。

2混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實(shí)程度。因此混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

3模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過(guò)早拆摸等都可能造成混凝土開(kāi)裂。施工過(guò)程中，鋼筋表面污染，混凝土保護(hù)層太小或太大，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

4混凝土養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切。早期表面干燥或早期內(nèi)外溫差較大更容易產(chǎn)生裂縫。

5在極端天氣條件下施工容易造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成。

(三)地基變形

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，造成開(kāi)裂主要原因是地基不均勻沉降，地基的變形情況決定了裂縫的大小、形狀、方向，通常由于地基變形造成的應(yīng)力較大，使得形成的裂縫都是貫穿性的。

(四)溫度變形

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)一般為1×10^-5／℃。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中，這類裂縫較多見(jiàn)，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，大體積混凝土的裂縫等。

(五)濕度變形

混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積回逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見(jiàn)于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等，通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成。混凝土的收縮值一般為0.2％0～0.4％。其中發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對(duì)于超長(zhǎng)的建筑物或構(gòu)筑物，通常是每隔20～40m設(shè)置一道后澆帶，或采用在混凝土中摻加微膨劑等，這樣可基本解決混凝土的早期于縮問(wèn)題。

(六)結(jié)構(gòu)受荷

結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆摸過(guò)早或方法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見(jiàn)的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)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(gòu)件在承受了30％～40％的設(shè)計(jì)荷載時(shí)，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺(jué)，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上，在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)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，所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的(這類裂縫有的文獻(xiàn)稱之為無(wú)害裂縫)。

(七)設(shè)計(jì)構(gòu)造

1結(jié)構(gòu)構(gòu)件因開(kāi)洞、留槽或斷面突變引起應(yīng)力集中。

2構(gòu)件處理不當(dāng)，如現(xiàn)澆主梁在擱次梁處沒(méi)有設(shè)附加箍筋或附加吊筋。

3各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)。

(八)徐變

混凝土徐變?cè)斐砷_(kāi)裂或裂縫發(fā)展的例子工程中也很常見(jiàn)，受彎構(gòu)件截面混凝土受壓徐變，可以使構(gòu)件變形增加2～3倍，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因徐變會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，因而降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

二、預(yù)防措施

(一)材料選用

1水泥：應(yīng)選用水化熱較低的水泥，嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。

2粗骨料：宜選用級(jí)配良好，空隙率小，無(wú)堿性反應(yīng)的石料，有害物質(zhì)及粘土含量不超過(guò)規(guī)定。

3細(xì)骨料：宜選用顆粒較粗、空隙較小，含泥量較低的中砂。

4外摻劑：宜采用減水劑等外加劑，以改善混凝土工作性能，降低用水量，減少收縮。

(二)配料

1配合比設(shè)計(jì)：應(yīng)采用低水灰比、低用水量，以減少混凝土的收縮。

2禁止任意增加水泥用量。

3配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，攪拌要均勻，離析的混凝土必須重新拌勻后，方可澆灌。

(三)配筋

鋼筋的安裝應(yīng)嚴(yán)格按圖施工，特別注意以下幾點(diǎn)：

1鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。

2鋼筋位置要正確。保護(hù)層過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，鋼筋間距過(guò)大，易引起鋼筋之間的混凝土開(kāi)裂。

(四)模板工程

在模板工程中預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1模板構(gòu)造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。

2模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載(特別是動(dòng)荷載)作用下，模板變形過(guò)大造成開(kāi)裂。

3合理掌握拆摸時(shí)機(jī)，拆摸時(shí)間不能過(guò)早，應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或開(kāi)裂。但也不能太晚，盡可能不要錯(cuò)過(guò)混凝土水化熱峰值，即不要錯(cuò)過(guò)最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。

(五)混凝土施工

1混凝土澆筑時(shí)，振搗應(yīng)均勻、適度，防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

2加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下，更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難，或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí)，可采用覆蓋保濕材料等方法。

(六)設(shè)計(jì)構(gòu)造

1建筑平面選型在滿足使用要求的前提下，力求簡(jiǎn)單。平面復(fù)雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開(kāi)裂。

2合理布置縱橫墻，縱墻開(kāi)洞應(yīng)盡可能小。

3控制建筑物的長(zhǎng)高比。長(zhǎng)高比越小，整體剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。

4合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過(guò)于集中。

5減少地基的不均勻沉降，除了前述的措施外，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中還可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度、不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法，來(lái)調(diào)整地基的不均勻變形。

6適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的剛度和強(qiáng)度。

7盡可能采用框架結(jié)構(gòu)，增加結(jié)構(gòu)整體剛度。

8正確地設(shè)置沉降。沉降縫位置、構(gòu)造要合理，可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。

9限制伸縮縫間距?？梢院推渌Y(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置，對(duì)體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物應(yīng)嚴(yán)格控制。

(七)施工技術(shù)

1加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作，基坑開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到場(chǎng)驗(yàn)收。對(duì)較復(fù)雜的地基，設(shè)計(jì)方在基坑開(kāi)挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探，當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時(shí)，必須先對(duì)其加固處理，并經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一步施工。

2開(kāi)挖基槽時(shí)，要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。

3合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建(構(gòu))筑物間距較近時(shí)，一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ)，以防止基坑開(kāi)挖破壞已建基礎(chǔ)大地基。當(dāng)建(構(gòu))筑物各部分荷載相差較大時(shí)，一般應(yīng)先施工重、高部分，后施工輕、低部分。