現(xiàn)澆板塊混凝土裂縫分析及控制

宏偉

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)豎向墻板、橫向樓板，在我國南北方施工期間均出現(xiàn)有不同程度的各種裂縫，其中大多數(shù)均為混凝土的質(zhì)量通病，有些出現(xiàn)滲漏，有些會給人們造成心理的不安，甚至影響結(jié)構(gòu)的正常使用。如何有效地控制混凝土的結(jié)構(gòu)裂縫，在工程實(shí)踐中一直是很難克服的難題，工程實(shí)體經(jīng)常出現(xiàn)不同程度的裂縫。在長度、寬度達(dá)到100 m以上超長大的墻體、樓(屋)面板塊的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，控制混凝土的裂縫更是困難。

1 現(xiàn)澆板塊混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

1.1 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫經(jīng)常出現(xiàn)的部位

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在房屋建筑工程中已被普遍采用，各種結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)裂縫的部位大多數(shù)在:磚混結(jié)構(gòu)的樓面板、屋面板，框架結(jié)構(gòu)的樓面板、屋面板，框剪結(jié)構(gòu)的墻板、樓面板、屋面板等;也包括在地下結(jié)構(gòu)的擋土墻、基礎(chǔ)底板、地下室頂板。豎向結(jié)構(gòu)和橫向結(jié)構(gòu)中均有出現(xiàn)。在超長大的現(xiàn)澆混凝土(墻、樓面、屋面)板塊中的裂縫更是非比尋常，經(jīng)常會出現(xiàn)多處裂縫。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分類

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫均是由于混凝土變形或混凝土結(jié)構(gòu)整體變形而產(chǎn)生的?；炷磷冃畏趾奢d變形和非荷載變形;裂縫形成也可按照荷載原因和非荷載原因分類。

1.3 現(xiàn)澆板塊混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象

1)豎向墻板上的裂縫現(xiàn)象。超長墻板在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常規(guī)的做法是每間隔30 m左右設(shè)置一道后澆帶，在兩條后澆帶之間的墻板上會出現(xiàn)一定數(shù)量的裂縫。豎向裂縫居多，橫向和斜向裂縫偏少;裂縫的位置在墻板中部上方居多，在后澆帶端部下方偏少;裂縫的大小在墻板的內(nèi)側(cè)偏大，外側(cè)很小;裂縫的深度最大達(dá)到墻板厚度。2)橫向樓(屋)面板上的裂縫現(xiàn)象。在橫向樓(屋)面板上的裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在板面，大多裂縫是不規(guī)則的形狀，在常規(guī)荷載作用下發(fā)生變形產(chǎn)生的裂縫才是有規(guī)則的形狀。

2 現(xiàn)澆板塊混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因分析

2.1 非荷載變形產(chǎn)生的裂縫原因分析

1)化學(xué)變形。混凝土的化學(xué)變形是由于混凝土的化學(xué)反應(yīng)而引起，化學(xué)反應(yīng)是水泥中的堿性氧化物含量高時(shí)，會與骨料中所含的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在骨料表面生成堿—硅酸凝膠，吸水后會產(chǎn)生較大的體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂的現(xiàn)象。水泥安定性不良造成的混凝土開裂。水泥熟料礦物組成中游離氧化鈣或氧化鎂過多，或者水泥粉磨時(shí)石膏摻量過多;水泥熟料中所含的游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，熟化很慢，在水泥已經(jīng)硬化后還在慢慢水化并產(chǎn)生體積膨脹，引起不均勻的體積變化，導(dǎo)致混凝土開裂。2)碳化變形。混凝土的碳化變形是由于混凝土的碳化反應(yīng)而引起，碳化反應(yīng)是環(huán)境中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。碳化使混凝土的堿度降低，削弱混凝土對鋼筋的保護(hù)作用，可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕;碳化顯著增加混凝土的收縮，使混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，但可能產(chǎn)生細(xì)微裂縫，而使混凝土的抗拉、抗折強(qiáng)度降低。此變形在豎向墻板中比較明顯。3)干濕變形。混凝土的干濕變形是由于混凝土在凝結(jié)過程中水分散失過快而引起的，混凝土攪拌時(shí)按照混凝土的配合比加入一定量的水分，保證混凝土運(yùn)輸和泵送施工必需的坍落度及和易性，混凝土澆筑成型后部分游離水首先散失，混凝土內(nèi)部水分也會在凝結(jié)過程中逐步散失。若是環(huán)境氣溫過高，可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分散失過快，引起混凝土體積收縮變形而產(chǎn)生裂縫。4)溫度變形。在混凝土澆筑完成，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，由于環(huán)境溫度變化引起混凝土結(jié)構(gòu)變形，混凝土隨著溫度的變化也具有熱脹冷縮的特性。工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，若不及時(shí)施工屋面保溫層和樓層的門窗封閉及保溫工程，屋面板以及靠近屋面板的2層～3層樓面板每天隨著溫度變化均會產(chǎn)生變形，當(dāng)天的混凝土結(jié)構(gòu)變形即可用肉眼發(fā)現(xiàn)，屋面板變形最為嚴(yán)重，此情況南方工程尤為明顯。

2.2 荷載變形產(chǎn)生的裂縫原因分析

1)短期荷載變形。短期荷載變形大多發(fā)生在施工階段，對混凝土結(jié)構(gòu)施加荷載相對過大或過早而產(chǎn)生變形，形成裂縫;使用過程中的短期荷載變形會對混凝土結(jié)構(gòu)形成破壞性裂縫?；炷涟迕嫔鲜┘雍奢d過早:施工單位為了趕工，在板面混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2 MPa就開始上層的支撐搭設(shè)和模板施工。施工臨時(shí)荷載過大:現(xiàn)在大多城市現(xiàn)場施工場地狹窄，材料堆放經(jīng)常倒換位置，施工單位為了堆放方便，經(jīng)常在澆筑的板面堆放各種材料，尤其是集中堆放。施工臨時(shí)荷載相對過大:施工單位在拆除板底模時(shí)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在板面堆放的荷載按照設(shè)計(jì)的承載力堆放各種材料，造成實(shí)際荷載相對過大，板面形成裂縫。2)長期荷載變形。由于混凝土徐變的時(shí)變性質(zhì)，預(yù)應(yīng)力混凝土板塊的徐變效應(yīng)貫穿于板塊建造時(shí)起至整個(gè)服役期，且其效應(yīng)依時(shí)而變?；炷列熳儾粌H顯著增加了板塊的長期變形，而且造成了預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失，從而對結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生很大的影響。

2.3 其他原因引起的裂縫

設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的裂縫，施工不當(dāng)造成的裂縫，地基下沉或隆起，爆炸，地震等異常情況。

3 板塊混凝土裂縫控制

3.1 一般板塊混凝土裂縫控制

1)化學(xué)變形裂縫控制。對使用的水泥進(jìn)行安定性檢測，安定性不合格或不良的水泥嚴(yán)禁使用;對水泥中的堿含量進(jìn)行檢測，控制水泥中的堿含量小于水泥量的0.6%;選擇生產(chǎn)水泥質(zhì)量穩(wěn)定的大廠家，對石膏摻量控制嚴(yán)格的水泥，避免石膏過多在水泥凝結(jié)后繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);選擇清潔的骨料，避免活性二氧化硅成分含量過高;混凝土成型后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，促使混凝土強(qiáng)度增長，盡可能讓化學(xué)反應(yīng)與混凝土強(qiáng)度增長同步完成。2)碳化變形裂縫控制?？刂苹炷翉?qiáng)度增長階段環(huán)境中的二氧化碳與混凝土的接觸是最有效的方法。工程實(shí)踐中豎向結(jié)構(gòu)經(jīng)常采用涂刷養(yǎng)護(hù)液，可以阻止混凝土內(nèi)部水分的散失，也可以阻止環(huán)境中的二氧化碳與混凝土內(nèi)部發(fā)生碳化反應(yīng)。3)干濕變形裂縫控制。對混凝土的干濕變形控制就是保證混凝土在凝結(jié)前必要的水分不散失，保證混凝土強(qiáng)度增長必要的水分，因此加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和提高混凝土的施工速度是控制混凝土干濕變形產(chǎn)生裂縫的有效途徑。4)溫度變形裂縫控制。保溫措施就是在主體結(jié)構(gòu)完成后能夠及時(shí)地做好屋面保溫層和外墻體的保溫層以及封閉外門窗，使屋面結(jié)構(gòu)不受到室內(nèi)外溫差的巨大變化而發(fā)生變形;降溫措施多數(shù)選擇在屋面結(jié)構(gòu)板面澆水覆蓋毛氈或保留一定厚度的水量，使屋面結(jié)構(gòu)板不會受到巨大溫差的變化產(chǎn)生變形裂縫。5)短期荷載變形裂縫控制。施工期間，加強(qiáng)施工場地的規(guī)劃、布置，合理安排各種材料的存放場地，嚴(yán)格控制混凝土板面材料的平方米重量。合理安排工期，在混凝土板面施加荷載時(shí)保證混凝土足夠的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)有足夠的承載能力。

3.2 超長板塊混凝土裂縫控制

1)設(shè)計(jì)階段控制措施。設(shè)計(jì)階段主要措施有:采取預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，采用纖維混凝土新材料，但受到投資控制的限制;采用“抗放原理”設(shè)計(jì)，但受使用功能布局的限制;設(shè)置后澆帶是常用的方法，但后澆帶過多會給施工帶來很大的不利，可能延長工期，增加費(fèi)用，也易給使用帶來滲漏水現(xiàn)象。

2)施工階段控制措施。施工階段，在超長結(jié)構(gòu)施工中“跳倉法”是近年來倡導(dǎo)的施工新方法，是結(jié)合設(shè)計(jì)“抗放原理”采用的一種施工方法，如何準(zhǔn)確地計(jì)算單元格是需要設(shè)計(jì)與施工結(jié)合研究的關(guān)鍵，也是在今后施工中重點(diǎn)研究的方向。

[1] 尹 平.混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防處理措施[J].山西建筑，2008，34(10):159-160.