混凝土裂縫原因及控制措施

摘要：本文結(jié)合實踐、論述了混凝土裂縫原因、種類及裂縫的控制措施和裂縫處理。

關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫 原因及控制

混凝土裂縫是結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的強度、抗?jié)B性、抗腐蝕性，會引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化、降低構(gòu)件的耐久性，并進一步降低建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究。

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫種類和成因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

1.1 設(shè)計方面的原因

1.1.1 構(gòu)件在設(shè)計時構(gòu)件截面尺寸設(shè)計不合理，斷面配筋不足，鋼筋排列順序不當(dāng)造成構(gòu)件的承載力和剛度不足、變形過，致使構(gòu)件在承載后產(chǎn)生裂縫。

1.1.2 構(gòu)件在設(shè)計過程中，一般情況下只對正常使用的荷載情況進行驗算，而不考慮構(gòu)件在澆筑過程中因外力作用而產(chǎn)生的各種變形因素，導(dǎo)致構(gòu)件的構(gòu)造筋配置不足，而這種變形往往會使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，這種裂縫是由于構(gòu)件在硬化過程中的收縮變形和缺少相應(yīng)部位的構(gòu)造鋼筋約束所產(chǎn)生。此類裂縫通常板面多于板底，尤以板角居多，裂縫往往成龜裂狀。

1.1.3 基礎(chǔ)的剛度不足、沉降縫或伸縮縫設(shè)計不合理、地基承載力設(shè)計值不足、地基承載力不均勻?qū)е陆Y(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降，最終使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變形，這種變形所形成的拉應(yīng)力超過了結(jié)構(gòu)的抗力，從而引起裂縫。

1.2 材料方面的原因

混凝土中水泥水化收縮是其自身的特點。相關(guān)資料證明混凝土的拌和水中水泥水化所必須的水含量約為20%，剩余80%的水分都要被蒸發(fā)，水分在蒸發(fā)時就要引起混凝土收縮?；炷潦湛s本身并不會產(chǎn)生裂縫，但如果收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會出現(xiàn)規(guī)律性的裂縫。

1.2.1 泵送混凝土的粗骨料粒徑往往受本地的骨料種類、鋼筋的最小間距、泵送管道的直徑、流動度、板厚這五種條件的約束，為了滿足泵送混凝土的要求，商品混凝土大多采用盡可能小的粒徑骨料，減少粗骨料的用量。因此泵送混凝土中粗骨料的粒徑一般都相對比較小，導(dǎo)致等量混凝土中水泥用量和拌和水用量比普通混凝土要多，產(chǎn)生的水化熱也較多，從而在混凝土澆筑完畢后降溫時因自身約束引起的溫度應(yīng)力也比普通混凝土要大許多。

1.2.2 為保持良好的工作性能和可泵送性，在商品混凝土生產(chǎn)過程中都會使用外加劑，其中大多是兼有減水、泵送、緩凝等綜合作用的高效復(fù)合外加劑，此類外加劑會造成初期的水化速度較快，瞬時產(chǎn)生的水化熱也較多，如果在混凝土生產(chǎn)過程中外加劑加入量不能得到科學(xué)合理的控制，就會在一些部位形成薄弱區(qū)域，并在外力的作用下產(chǎn)生裂縫。

1.3 施工方面的原因

1.3.1 混凝土在終凝前抹面壓光不符合要求產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性淺表層裂縫。由于混凝土坍落度大，水泥漿較多，在終凝前因水分蒸發(fā)表面收縮極易出現(xiàn)收縮裂縫，對于摻加外加劑的混凝土更為顯著。如果在混凝土終凝前未及時嚴格抹面壓光，則收縮裂縫就不會被修復(fù)，最終形成非結(jié)構(gòu)性淺表層裂縫。

1.3.2 混凝土在澆筑時不能嚴格控制水灰比，現(xiàn)場隨意加水。施工作業(yè)人員現(xiàn)場澆筑混凝土?xí)r為提高混凝土的流動性，尤其是在澆筑梁、柱等斷面尺寸較小的構(gòu)件時，隨意向混凝土中加水稀釋。隨意加水稀釋混凝土?xí)?dǎo)致混凝土硬化過程中水分從混凝土內(nèi)部分泌到其表面的泌水通道增大，而且產(chǎn)生泌水現(xiàn)象部位的抗壓、抗拉強度等都將進一步降低，進而會在很大程度上降低了混凝土的整體強度、抗?jié)B性以及耐腐蝕性。更嚴重是將會導(dǎo)致混凝土局部形成了軟弱層，增加了混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。

1.3.3 混凝土澆筑后養(yǎng)護不到位不及時造成收縮裂縫。為了使混凝土正常硬化，必須在成型后一定時間內(nèi)維持周圍環(huán)境有一定溫度和濕度，若凝結(jié)以后的混凝土表面在規(guī)定的時間內(nèi)（一般控制在12小時內(nèi)）未進行覆蓋或未及時澆水養(yǎng)護，將會造成混凝土表面水分迅速蒸發(fā)，最終導(dǎo)致產(chǎn)生收縮裂縫，尤其是在風(fēng)速大、濕度小、氣溫較高的環(huán)境下，更容易產(chǎn)生收縮裂縫。

1.3.4 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中已經(jīng)明確規(guī)定了混凝土構(gòu)件的拆模強度，商品混凝土由于其為保證具有一定的坍落度要求以及停置、運輸、澆筑所需要的作業(yè)時間，通常要加入具有緩凝作用的外加劑，如果混凝土拆?；蚣虞d時間過早，不能保證混凝土強度達到規(guī)范要求，那么混凝土將不能形成結(jié)構(gòu)或形成的結(jié)構(gòu)不能承受其自重、外力等因素而產(chǎn)生內(nèi)外部裂縫，折斷等現(xiàn)象。

1.4 使用過程中的原因

混凝土構(gòu)件上堆放過多的荷載，或者是局部承重荷載超過了設(shè)計值，超過了結(jié)構(gòu)的承載力而引起裂縫。例如在施工過程中模板體系只考慮構(gòu)件的承載力而未考慮后期施工堆放材料的承載力，但在后期施工時大量施工材料集中堆放在構(gòu)件上，或者在構(gòu)件強度達到規(guī)范要求但還未達到100%時，在構(gòu)件上堆放大量施工材料，那么混凝土將會因不能承受外力作用等因素而產(chǎn)生內(nèi)外部裂縫，折斷等現(xiàn)象。

2 裂縫的控制措施

2.1 設(shè)計方面

2.1.1 設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要合理考慮構(gòu)件的受力情況，并根據(jù)受力情況計算構(gòu)件的截面尺寸、斷面配筋、以及鋼筋排列順序。

2.1.2 設(shè)計人員在機構(gòu)設(shè)計過程中要嚴格按照地基承載力報告選取合理的基礎(chǔ)形式，以及合理布置沉降縫或伸縮縫的位置。

2.1.3 設(shè)計中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時，應(yīng)充分考慮采用加強措施。

2.1.4 在常見的混凝土裂縫中，有絕大部分都是由于混凝土干收縮而造成的，要解決由于干收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。

2.1.5 設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須充分考慮構(gòu)件在混凝土澆筑過程中因外力作用而引起的各種形變因素，對于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于墻板、樓面等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。

2.1.6 設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)充分考慮大體積混凝土因水化熱而產(chǎn)生裂縫較多，混凝土強度值應(yīng)采用60天齡期作為設(shè)計值，以減少混凝土單方用灰量。

2.2 材料選擇和混凝土配合比設(shè)計方面

2.2.1 水泥品種、等級以及混凝土強度等級的確定必須根據(jù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的特點及要求進行選取。

2.2.2 混凝土應(yīng)選用級配優(yōu)良的原材料，砂、石的含泥量必須符合規(guī)范要求。

2.2.3 混凝土中摻合料和外加劑的使用可以明顯地起到降低水泥用量、改善混凝土的工作性能、降低水化熱和降低混凝土成本的作用。因此混凝土在配置時建議科學(xué)合理的使用摻合料和外加劑。

2.2.4 混凝土中膨脹劑的摻量應(yīng)充分考慮到品種、摻量不同所起到的膨脹效果不同。所以膨脹劑在使用時應(yīng)通過大量的試驗確定所選取的膨脹劑的最佳摻量。

2.2.5 實驗室出具的配合比一般為理論上的配合比，現(xiàn)場施工時由于原材料批次不同往往會出現(xiàn)實際所用原材料與實驗室出具配合比所用材料不一致，因此作業(yè)人員必須及時根據(jù)原材料的情況調(diào)整配合比。同時設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計坍落度，針對現(xiàn)場的砂、石原材料質(zhì)量情況及時調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場搞好構(gòu)件的養(yǎng)護工作。

2.3 現(xiàn)場操作方面

2.3.1 混凝土澆搗：混凝土澆筑應(yīng)避免在雨中或大風(fēng)中澆灌。振搗棒插入時要快，拔出時要慢，以免在混凝土中留下空隙。每次插入振搗的時間為20-30秒左右，并以混凝土不再顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，開始泛漿時為準，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。振搗時間不宜過久，太久會出現(xiàn)砂與水泥漿分離，石子下沉，并在混凝土表面形成砂層，影響混凝土質(zhì)量。分層振搗時振搗器應(yīng)插入下層混凝土10cm，以加強上下層混凝土的結(jié)合。振搗插入前后間距一般為30-50cm，防止漏振。

2.3.2 混凝土養(yǎng)護：對新澆混凝土的早期養(yǎng)護工作尤為重要，應(yīng)在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護。對采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于7d對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土養(yǎng)護時間不得少于14d混凝土養(yǎng)護用水應(yīng)盡可能與拌制用混凝土用水相同，澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)。采用塑料布覆蓋養(yǎng)護的混凝土覆蓋要嚴密，并應(yīng)保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為14-28天。對于地下結(jié)構(gòu)混凝土，養(yǎng)護時應(yīng)盡早回填，對減少裂縫有利。

2.3.3 混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土，混凝土水化熱升溫時間很短，大約在澆筑后的2-5d，施工時應(yīng)充分考慮水泥水化熱問題，采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。

3 裂縫處理

3.1 一般表面裂縫處理：首先沿裂縫鑿除成深15mm

～20mm、寬150mm～200mm的凹槽，再用鋼絲刷將凹槽內(nèi)的雜物刷除，再用高壓水槍沖洗凹槽，待凹槽成濕潤狀時刷一層素水泥結(jié)合層，然后用1∶2水泥砂漿分2～3層補抹，總厚度控制在10mm～20mm，最后用鐵抹壓密抹光，即可形成剛性防水層，并進行覆蓋，同時灑水養(yǎng)護。

3.2 結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)裂縫修補時必須經(jīng)有關(guān)權(quán)威部門論證后采取可行的方案進行處理，不得私自進行處理。

參考文獻：

[1]《混凝土機構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》DB50204-2002.《建筑施工手冊》第四版，縮印版.