混凝土裂縫原因與防治措施

梁永梅 袁河國(guó) 閆軍偉

1 概述

混凝土是當(dāng)前應(yīng)用很廣泛的一種建筑材料，它是由膠結(jié)材料(如水泥)、集料(也稱骨料)和水按一定比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護(hù)而成的人造石材?；炷脸惺芎奢d的能力較大，耐久性可塑性好，但是由于混凝土的勻質(zhì)性較差，抗拉強(qiáng)度較低，又有膨脹、收縮、徐變等特性，因此在實(shí)際工程中，往往由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工馬虎、使用不當(dāng)?shù)仍颍率够炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫，給結(jié)構(gòu)造成不同程度的損傷，降低了鋼筋混凝土的承載能力、耐久性和抗?jié)B性能，影響了建筑物的正常使用，有些裂縫則危及結(jié)構(gòu)的安全，甚至造成建筑的嚴(yán)重破壞和倒塌。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 設(shè)計(jì)原因

1)概念設(shè)計(jì)不周全導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。2)混凝土構(gòu)造措施不當(dāng)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。3)設(shè)計(jì)中未充分考慮混凝土臨時(shí)荷載、溫度應(yīng)力、收縮變形等因素，導(dǎo)致變形不協(xié)調(diào)從而產(chǎn)生裂縫。4)設(shè)計(jì)中未充分考慮結(jié)構(gòu)的斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中。5)設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)造成構(gòu)件裂縫(如偏心、應(yīng)力過大等)。6)設(shè)計(jì)中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫。7)設(shè)計(jì)平面尺寸不規(guī)則，沿寬度尺寸較大的薄弱部位會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2 材料、配合比原因

1)水泥的細(xì)度越細(xì)，混凝土越容易開裂。這是由于細(xì)度大的水泥水化快且充分，容易產(chǎn)生較大的水的消耗及產(chǎn)生較多的易于干燥收縮的凝膠和其他水化物，易引起混凝土的自干燥收縮。2)水泥品種的影響。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。3)石子含泥量越高混凝土越容易開裂。這是由于石子表面所帶的泥分妨礙了石子與砂漿之間的咬合粘結(jié)，弱化了石子的界面結(jié)構(gòu)，降低了界面強(qiáng)度，也就是降低了混凝土的強(qiáng)度特別是降低了抗拉強(qiáng)度。因而在相同收縮應(yīng)變的情況下石子含泥量高的混凝土更容易開裂。4)配合比設(shè)計(jì)原因。設(shè)計(jì)中水泥等級(jí)或品種選擇不當(dāng)、配合比水灰比過大、單方水泥用量大、砂率選擇不當(dāng)、混凝土外加劑摻量或品種選擇不當(dāng)都將導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3 施工原因

1)現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土?xí)r，澆筑過快，下層混凝土在硬化初期可能發(fā)生沉降，產(chǎn)生橫向裂縫。2)振搗工藝不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。振搗不足的部位混凝土構(gòu)造比較疏松，拆模后易出現(xiàn)蜂窩、麻面;過振部位則是粗骨料下沉，表面泌漿、泌水，中間砂漿富集，亦由表及里發(fā)生塑向裂縫和干縮裂縫。3)攪拌不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土)，攪拌不足或過長(zhǎng)，拌和后到澆筑時(shí)間過長(zhǎng)都將導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。4)養(yǎng)護(hù)不足產(chǎn)生裂縫。混凝土澆筑后如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫和早期干縮裂縫，特別是水泥用量大的高強(qiáng)度等級(jí)混凝土和高溫干燥條件下澆筑的平板結(jié)構(gòu)混凝土，如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，極易出現(xiàn)早期裂縫。5)大體積混凝土施工時(shí)對(duì)水量計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫或保溫工作做不到位引起混凝土溫度過高和內(nèi)外溫差過大，混凝土?xí)a(chǎn)生溫度裂縫。6)混凝土保護(hù)層過厚或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。7)模板支撐下沉、過早拆除模板、模板拆除不當(dāng)容易引起混凝土開裂。

2.4 外界因素

構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降、使用荷載超過設(shè)計(jì)荷載、野蠻裝修、隨意拆除承重墻或鑿洞、不可抗拒的意外事件(如火災(zāi)、輕度地震等)以及酸、堿、鹽的侵蝕都將引起混凝土開裂。

3 混凝土裂縫的防治措施

3.1 設(shè)計(jì)方面

1)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮臨時(shí)荷載、溫度變化、收縮變形等因素對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響。2)大型建筑中為減少施工過程中由于混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)開裂的可能性，應(yīng)正確處理好構(gòu)件中“抗”與“放”的關(guān)系，靈活地運(yùn)用“抗”“放”結(jié)合或以“抗”為主或以“放”為主的設(shè)計(jì)原則來選擇結(jié)構(gòu)方案和使用的材料。3)設(shè)計(jì)中應(yīng)在預(yù)應(yīng)力可能產(chǎn)生裂縫的部位(特別是樓面、現(xiàn)澆板、墻板等薄壁構(gòu)件)配置足夠的鋼筋或設(shè)置誘導(dǎo)縫。4)合理控制裂縫最大寬度。5)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變所帶來的應(yīng)力集中。

3.2 材料的選擇、配合比方面

1)水泥。根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土等級(jí)及水泥品種、等級(jí)。宜用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥;對(duì)大體積混凝土，應(yīng)盡量選用低熱或中熱水泥，降低水化熱。2)骨料。盡可能選擇非活性骨料，粗骨料應(yīng)選用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、空隙率和含砂率小的石料;細(xì)骨料宜選用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂，以提高混凝土抗裂強(qiáng)度。3)拌和混凝土用水。拌和混凝土用水可采用自來水或不含有有害雜質(zhì)的天然水，不得使用污水?dāng)嚢杌炷痢?)外加劑。外加劑可改善混凝土的和易性，調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，提高強(qiáng)度，改善耐久性。應(yīng)根據(jù)目前混凝土的性能要求、施工工藝及氣候條件，結(jié)合混凝土的原材料性能、配合比以及對(duì)水泥的適用性等因素，通過實(shí)驗(yàn)確定其品種和摻量。5)摻合料。在混凝土中摻入摻合料可節(jié)約水泥，改善混凝土的性能。6)配合比設(shè)計(jì)。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素是水泥強(qiáng)度和水灰比，最重要的是控制水泥用量和混凝土水灰比兩個(gè)環(huán)節(jié)。a.水泥用量。在滿足混凝土強(qiáng)度要求的情況下，宜盡量降低水泥用量。普通強(qiáng)度等級(jí)的混凝土水泥宜用150 kg/m2～450 kg/m2;高強(qiáng)度混凝土中水泥及摻合料總量不宜大于550 kg/m2。b.水灰比。水灰比適當(dāng)，除采取特殊措施的情況下宜小于0.55 m2。

3.3 施工方面

1)加強(qiáng)混凝土的澆筑振搗，提高密實(shí)度。2)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。剛澆筑完的混凝土要及時(shí)覆蓋，防止脫水過早而產(chǎn)生收縮裂縫。一般在澆筑完畢后12 h～18 h內(nèi)立即開始養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d或設(shè)計(jì)齡期。在冷天還要注意保溫，采用蒸養(yǎng)或干熱養(yǎng)護(hù)的混凝土，一定要控制預(yù)熱、升溫、等溫、降溫的溫度要求，避免過早脫模。3)對(duì)于大體積混凝土工程，為了減少溫度應(yīng)力，最好選用礦渣水泥等水化熱低的水泥配制混凝土，同時(shí)，可以適當(dāng)摻一些緩凝型減水劑，也可以用粉煤灰代替一部分水泥，或可采取降低混凝土水化升溫的措施;對(duì)于大面積混凝土施工可采取分段間隔澆筑措施，并預(yù)留后澆施工縫。4)炎熱天氣施工時(shí)應(yīng)減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。5)模板構(gòu)造要合理，防止模板間變形不同而造成混凝土開裂。其次模板和支架要有足夠強(qiáng)度和剛度，要合理掌握拆模時(shí)間，既不能過早也不宜過晚，使混凝土強(qiáng)度達(dá)到齡期要求。6)混凝土的降溫保溫措施。為了減少溫度應(yīng)力，最好選用礦渣水泥等水化熱低的水泥配制混凝土，同時(shí)，可以適當(dāng)摻一些緩凝型減水劑，也可以用粉煤灰代替一部分水泥。7)嚴(yán)格控制施工臨時(shí)荷載，構(gòu)件堆放、運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)保持支承和吊點(diǎn)位置正確穩(wěn)定，避免振動(dòng)碰撞。8)嚴(yán)格控制板面負(fù)筋的保護(hù)層厚度，現(xiàn)澆板負(fù)筋一般放置在支座梁鋼筋上面，與梁筋應(yīng)綁扎在一起。

4 結(jié)語

由于設(shè)計(jì)、施工、使用過程中存在的某些不足，也由于混凝土內(nèi)在原因及溫度變形、濕度變化、地基不均勻沉陷變形的影響，混凝土結(jié)構(gòu)難免發(fā)生各種類型的裂縫。但只要嚴(yán)格執(zhí)行施工操作規(guī)程和技術(shù)要求，在施工中切實(shí)抓好基層強(qiáng)度、混凝土的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、混凝土的養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過改善混凝土的質(zhì)量和采取有效的防治措施，混凝土的裂縫現(xiàn)象是可以避免的。

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