淺談混凝土裂縫

羅贛東

摘 要：根據(jù)本人多年的現(xiàn)場(chǎng)觀察以及通過查閱有關(guān)混凝土內(nèi)部應(yīng)力相關(guān)方面的專著，對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，現(xiàn)場(chǎng)混凝土裂縫的預(yù)防和處理的措施等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；預(yù)防；處理

一般工業(yè)及民用建筑中，寬度小于0.05mm的裂縫對(duì)使用（防水、防腐、承重）都無危險(xiǎn)性，故假定具有小于0.05mm裂縫的結(jié)構(gòu)為無裂縫結(jié)構(gòu)，所謂不允許裂縫設(shè)計(jì)，也只能是相對(duì)的無大于0.05mm初始裂縫的結(jié)構(gòu)。

可以認(rèn)為，混凝土有裂縫是絕對(duì)的，無裂縫是相對(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。盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，小心謹(jǐn)慎，但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)。究其原因，我們對(duì)混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠是其中之一。

在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫。

1 裂縫的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、收縮、不均勻沉陷）引起的約占80%以上；屬于由荷載引起的約占20%左右?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6~1.0）×104，長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限拉伸變形也只有（1.2~2.0）×104，由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土中是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位如果結(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。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

2 裂縫的控制措施

2.1 裂縫控制的設(shè)計(jì)措施

增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚200~600mm）如墻、板、梁等，采取增配構(gòu)造鋼筋，使構(gòu)造筋起到溫度筋的作用，能有效地提高抗裂性能。

配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。采用直徑8~14mm的鋼筋和100~150mm間距是比較合理的。

全截面的配筋率不小于0.3%~0.5%之間。

受力筋能滿足變形構(gòu)造要求的，不再增加溫度筋；構(gòu)造筋骨不能起到抗約束作用的，應(yīng)增配溫度筋。

避免結(jié)構(gòu)突變（或斷面突為）產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)不能避免斷面突變時(shí)，應(yīng)作局部處理，做成逐漸變化的過渡形式，同時(shí)加配鋼筋。

控制應(yīng)力集中裂縫。工業(yè)與民用建筑的各種底板、立墻、頂板以及地下箱形基礎(chǔ)和其他特殊構(gòu)筑物都可能遇到各種形狀的孔洞。如圓形的、方形的、矩形等等，還有一些結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度方向遇有斷面突變的情況。在孔洞和變斷面的轉(zhuǎn)角部位，由于溫度收縮作用，也會(huì)引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，這是結(jié)構(gòu)裂縫的常見現(xiàn)象。目前主要是采取有效的構(gòu)造加強(qiáng)，有兩種有效辦法：是轉(zhuǎn)角或圓孔邊作構(gòu)造筋加強(qiáng)，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋或網(wǎng)片。是孔洞邊界設(shè)護(hù)邊角鋼，即使是很小的角鋼（如邊寬50mm）也可起到良好的抗裂作用。角鋼配在孔洞所在轉(zhuǎn)角邊界。如某車間箱形基礎(chǔ)頂板孔洞作了護(hù)邊角鋼以后，均未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中裂縫。圓形大體積基礎(chǔ)上邊緣宜配置環(huán)形護(hù)邊鋼板（500mm×9mm）。

設(shè)置“暗梁”。水池類現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)一般厚度不大（300mm×500mm），高度也不高，池壁高在4 ~5m以上，這類結(jié)構(gòu)最容易從池壁的上部出現(xiàn)邊緣效應(yīng)引起的裂縫，裂縫上寬下窄。為此在水池縱、橫斷面的四角，以及施工縫上、下，各配4￠16~￠22的鋼筋予以加強(qiáng)，稱這些部位為“暗梁”。這樣處理以后，易裂的薄弱部位含鋼率增大，混凝土的極限伸提高，結(jié)構(gòu)抗裂性得到增強(qiáng)。

從構(gòu)造上提高混凝土的極限拉伸及抗拉強(qiáng)度可以有效地提高“抗”的作用。

“后澆縫”和“跳倉(cāng)打”是一個(gè)道理，可控制施工期間的較大溫差與收縮應(yīng)力。

以預(yù)防為主。在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮到可能漏水的內(nèi)排水措施以及施工后的經(jīng)濟(jì)可靠堵漏方法，這才是較為合理的裂縫控制原理。

2.2 裂縫控制的施工措施

嚴(yán)格控制混凝土施工配合比。根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確配合比。嚴(yán)格控制水灰和水泥用量。選擇級(jí)配良好的石子，減小空隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)度，精細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少（1%~1.5%）。

在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免過多吸收水分，混凝土的澆灌振搗對(duì)混凝土密實(shí)度是很重要的，最宜振搗時(shí)間5~15s。澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度。

相對(duì)大塊式、厚壁的混凝土工程，控制裂縫的主要因素是水化熱降溫引起的拉應(yīng)力，所以必須盡可能減少入模溫度，薄層連續(xù)澆筑，隨后采取保溫養(yǎng)護(hù)，以減少內(nèi)外溫差。很重要的一環(huán)是緩慢降溫，越慢越好，為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松弛的條件，與此同時(shí)還要使混凝土保持良好的潮濕狀態(tài)，這對(duì)增加強(qiáng)度和減少收縮是十分有利的。

對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，裂縫的主要因素是收縮，所以應(yīng)分層散熱澆灌，其后保濕養(yǎng)護(hù)很重要，無須專門的保溫。預(yù)防激烈的溫度變化與濕度變化對(duì)控制裂縫是有利的。薄壁結(jié)構(gòu)中要設(shè)法保證混凝土澆灌振搗的密實(shí)性。

混凝土樓板澆筑完畢后，表面刮抹應(yīng)限制到最小程度，防止在混凝土表面撒干水泥刮抹。并加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)。樓板澆筑后，對(duì)板面應(yīng)及時(shí)用材料覆蓋、保溫，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，防止強(qiáng)風(fēng)和烈日曝曬。

嚴(yán)格施工操作程序，不盲目趕工。杜絕過早上磚、上荷載和過早拆模。在樓板澆搗過程中更要派專人護(hù)筋，避免踩彎面負(fù)筋的現(xiàn)象發(fā)生。通過在大梁兩側(cè)的面層內(nèi)配置通長(zhǎng)的鋼筋網(wǎng)片，承受支座負(fù)彎矩，避免因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫。

施工后澆帶的施工應(yīng)認(rèn)真領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，制定施工方案，杜絕在后澆處出現(xiàn)混凝土不密實(shí)、不按圖紙要求留企口縫，以及施工中鋼筋被踩彎等現(xiàn)象。同時(shí)更要杜絕在未澆注混凝土前就將部分模板、支柱拆除而導(dǎo)致梁板形成懸臂，造成變形。

3 裂縫的處理方法。

對(duì)于一般混凝土樓板表面的龜裂，可先將裂縫清洗干凈，待干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或用表面涂刷封閉。施工中若在終凝前發(fā)現(xiàn)龜裂時(shí)，可用抹壓一遍處理。

其它一般裂縫處理，其施工順序?yàn)椋呵逑窗蹇p后用１：２或１：１水泥砂漿抹縫，壓平養(yǎng)護(hù)。

當(dāng)裂縫較大時(shí)，應(yīng)沿裂縫鑿八字形凹槽，沖洗干凈后，用１：２水泥砂漿抹平，也可以采用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。

當(dāng)樓板出現(xiàn)裂縫面積較大時(shí)，應(yīng)對(duì)樓板進(jìn)行靜載試驗(yàn)，檢驗(yàn)其結(jié)構(gòu)安全性，必要時(shí)可在樓板上增做一層鋼筋網(wǎng)片，以提高板的整體性。

通長(zhǎng)、貫通的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)裂縫，裂縫寬度大于０.３mm的，采用結(jié)構(gòu)膠粘扁鋼加固補(bǔ)強(qiáng)。板縫用灌縫膠高壓灌膠。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開Ｖ型槽，然后作填充處理。