鋼筋混凝土裂縫成因及防治

曹貴才

(黑龍江省國(guó)瑞建筑工程管理有限公司)

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素

工程建設(shè)中混凝土裂縫的產(chǎn)生有多種原因，其中主要的原因有混凝土溫度和濕度的變化、混凝土自身的脆性和不均勻性、混凝土結(jié)構(gòu)的不合理、混凝土原材料不合格(如堿集料反應(yīng)等)、模板變形以及基礎(chǔ)的不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥釋放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到其他部分的約束又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時(shí)，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)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

工程建設(shè)中許多混凝土的內(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、干濕變化，混凝土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)的極限位伸變形也只有(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)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土邊緣部位如果結(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)部引起拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力甚至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。

(1)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。

(2)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(huì)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(jí)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(huì)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。

(3)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(duì)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(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。

(4)施工違反操作規(guī)程

常見因素有攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng);振搗不良;澆筑速度過快;塑性混凝土下沉;施工縫接茬處理不好;初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，早期受凍;鋼筋骨架構(gòu)造不當(dāng)(主箍筋配置、主箍筋間距、主筋搭焊接錨固、輔筋和預(yù)埋件問題等);亂踩配筋致使保護(hù)層減小;模型板剛度不足;模板支架下沉或失穩(wěn);過早拆模等;其中多數(shù)屬物理性缺陷。

2 防治措施

2.1 提高全員質(zhì)量意識(shí)，充分認(rèn)識(shí)裂縫危害

隨著建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展，這就要求參建的技術(shù)管理人員不斷加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和提高，充分認(rèn)識(shí)裂縫產(chǎn)生的危害，加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對(duì)混凝土性能的影響、新工藝新過程的學(xué)習(xí)了解，監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位一起對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施，與施工班組研究討論，共同努力實(shí)現(xiàn)控制質(zhì)量目標(biāo)，有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。

2.2 加強(qiáng)設(shè)計(jì)質(zhì)量監(jiān)控，做好施工方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的重要因素，設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量控制是質(zhì)量預(yù)控的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)理單位要充分發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，匯同建設(shè)、施工單位技術(shù)人員共熟悉圖紙，充分了解建設(shè)、設(shè)計(jì)意圖，做好技術(shù)交底?；炷僚浜媳仁怯绊懥芽p的重要內(nèi)部因素，施工前應(yīng)做好混凝土配合比設(shè)計(jì)和試配檢驗(yàn)，在滿足混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的前提下，盡量減少單位用水量、拌制混凝土?xí)r摻入一定量的磨細(xì)粉煤灰，降低水泥用量以減少水化熱量。另外還要對(duì)裝料順序、攪拌時(shí)間、澆筑點(diǎn)坍落度、入模溫度、留茬部位進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)模板進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分做好施工前的準(zhǔn)備工作。

2.3 加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料的控制

建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的建筑材料一定要把好關(guān)?；炷猎跐仓劣不陂g，水泥會(huì)放出大量水化熱，水化熱越大，產(chǎn)生裂縫的可能性就越大，因此應(yīng)盡量采取措施降低水化熱。一是盡量選用水化熱較小的水泥品種，必要時(shí)可以加入緩凝劑，減緩澆筑速度以利散熱，或加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，改善和易性，減少水泥用量，降低水化熱。二是選用良好級(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量，細(xì)骨料宜用干凈的中砂或中粗砂，最好用中粗砂，粗骨料宜用粒徑較大、連續(xù)級(jí)配好的石子，嚴(yán)禁混入煅燒過的白云石或石灰石。

2.4 施工過程的質(zhì)量控制

(1)混凝土從攪拌機(jī)中卸出后，其運(yùn)輸延續(xù)時(shí)間受混凝土溫度高低限制，當(dāng)混凝土溫度20～30℃時(shí)，不超過1 h;10～19℃時(shí)，不超過1.5 h;5～9℃時(shí)，不超過2 h。若長(zhǎng)距離運(yùn)輸宜采用混凝土運(yùn)輸攪拌車來運(yùn)輸，時(shí)間應(yīng)在1 h以內(nèi)。當(dāng)采用泵送混凝土應(yīng)保證混凝土泵連續(xù)工作，泵送前先用適量的與混凝土成分相同的水泥砂漿或水泥漿潤(rùn)滑輸送管道?；炷翉男读?、運(yùn)輸?shù)奖盟屯戤厱r(shí)間不得超過1.5 h，夏季還應(yīng)縮短。泵送過程中，泵的受料斗內(nèi)應(yīng)充滿混凝土，防止吸收空氣形成阻塞。

(2)混凝土自由傾落高度不宜超過2 m，否則應(yīng)用串筒、斜槽、溜管或振動(dòng)溜管下落。當(dāng)用串筒時(shí)，最后一節(jié)應(yīng)拉成垂直，間距不宜大于3 m;若用斜槽，坡度不宜大于60°，出口處應(yīng)設(shè)有垂直擋土板，防止發(fā)生離析現(xiàn)象。

(3)每層澆筑厚度按下列規(guī)定:用插入振搗棒搗時(shí)，為振動(dòng)器作用部分的1.25倍;表面振動(dòng)器為200 mm;人工振搗時(shí)，基礎(chǔ)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)250 mm;配筋密肋結(jié)構(gòu)為150 mm，每次澆筑向前推進(jìn)長(zhǎng)度宜為1.0～1.5 m。

(4)振搗方法

插入式振搗棒應(yīng)與混凝土表面垂直或成40°～45°傾向振搗，插點(diǎn)應(yīng)均勻排列，可以行列式或交錯(cuò)式順序移動(dòng)，但不能混用;每次移動(dòng)距離不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，且操作時(shí)應(yīng)快插慢拔，并插入下層尚未初凝的混凝土中50～100 mm，以促進(jìn)上下結(jié)合形成整體。振搗棒在每一點(diǎn)振動(dòng)延續(xù)時(shí)間約在20～30 s，以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)浮漿和不再有氣泡、不再沉落為度，禁止振動(dòng)棒觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等。

使用平板式振動(dòng)器應(yīng)將混凝土澆灌區(qū)劃分成若干排，依次前進(jìn)，移動(dòng)間距應(yīng)使振動(dòng)器的平板能覆蓋已振動(dòng)好的混凝土邊緣30～50 mm。當(dāng)混凝土表面傾斜時(shí)，振動(dòng)器應(yīng)由低處逐漸向高處移動(dòng)。每一振搗位置的延續(xù)時(shí)間，以使混凝土停止下沉并向上泛漿，或表面平整并均勻出現(xiàn)漿液為度，一般約為25～40 s。

(5)對(duì)鋼筋密集處，采用細(xì)石混凝土或水泥砂漿，適當(dāng)增大混凝土的坍落度，采用片式、針式振動(dòng)器振搗或輔以人工振搗。

(6)對(duì)鋼筋密集處，采用細(xì)石混凝土或水泥砂漿，適當(dāng)增大混凝土的坍落度，采用片式、針式振動(dòng)器振搗或輔以人工振搗。

(7)墩、柱、墻連成整體的梁板結(jié)構(gòu):應(yīng)在澆筑墩、柱、墻及基礎(chǔ)的混凝土之后，停歇1～1.5 h，再澆筑梁板或突出部分的混凝土，避免水平與垂直構(gòu)件交接處產(chǎn)生裂縫。

(8)澆筑豎向結(jié)構(gòu)或大體積結(jié)構(gòu)時(shí)，底部應(yīng)先填以5～10 cm厚與所用混凝土成份相同的水泥砂漿，以免形成離層。對(duì)大體積結(jié)構(gòu)混凝土還應(yīng)該采取有效的防裂措施，嚴(yán)格控制混凝土出現(xiàn)裂縫。

(9)混凝土盡可能地連續(xù)澆筑，必須間歇時(shí)應(yīng)盡量縮短時(shí)間，并不超過2 h，在前層混凝土凝結(jié)之前，必須將次層混凝土澆筑完成。若因施工技術(shù)、工藝或組織上的原因不能繼續(xù)澆筑，應(yīng)準(zhǔn)確地留設(shè)混凝土施工縫，混凝土達(dá)到1.2 MPa強(qiáng)度才能繼續(xù)澆筑，澆筑前應(yīng)剔除掉施工縫處水泥薄膜、松動(dòng)石子或鋼筋上浮漿及斑銹，加以濕潤(rùn)并沖洗干凈，鋪抹水泥漿或與混凝土成分相同的水泥砂漿一層。

(10)混凝土模板安裝不但要求軸線、平面布置、斷面尺寸及標(biāo)高等滿足設(shè)計(jì)，而且要平整穩(wěn)定，澆筑前要設(shè)專人不斷檢查模板是否變形、松動(dòng)、跑模、跑漿，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

3 混凝土拆模后裂縫修補(bǔ)

(1)一般性表面細(xì)小裂縫，可將裂縫部位清洗干凈，干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或表面涂刷封閉。

(2)裂縫較大時(shí)，可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤(rùn)，刷一層水泥漿，用1∶2水泥砂漿分層壓實(shí)抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。

(3)對(duì)影響結(jié)構(gòu)整體，防水防滲要求的結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、深度情況，采用水泥壓力灌漿、化學(xué)灌漿的方法修補(bǔ)，或表面封閉與注漿同時(shí)使用;明顯降低結(jié)構(gòu)剛度，承載力和嚴(yán)重裂縫，應(yīng)根據(jù)情況，采用預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍或結(jié)構(gòu)膠粘貼劑貼鋼板加固等方法。

4 結(jié)束語

在實(shí)際工程中采用以上綜合措施，有效地減少了混凝土建筑裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，取得了較明顯的效果。但混凝土建筑裂縫的預(yù)防與控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從設(shè)計(jì)、施工、材料、檢測(cè)等各個(gè)方面進(jìn)行控制，并且要在提高控制技術(shù)和技術(shù)管理水平這個(gè)根本問題上系統(tǒng)地、綜合地運(yùn)用各種預(yù)防措施，以確保建筑工程質(zhì)量的提高。