試述建筑施工裂縫分析與研究

朱國(guó)良

（義烏市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，浙江 義烏 322000）

1、建筑施工裂縫形成的機(jī)理和分類

對(duì)于鋼混建筑裂縫形成的機(jī)理，可以從混凝土的基本性質(zhì)出發(fā)進(jìn)行探討?；炷翆儆诨旌衔?，由水泥、粗細(xì)骨料和水組成，并含有一定的氣泡，屬于多相的非均勻復(fù)合材料。復(fù)合材料的各種組分材料之間力學(xué)性能存在明顯的差異，這樣就導(dǎo)致混凝土在硬化過程中，混凝土內(nèi)部各組分的收縮程度不一，由此產(chǎn)生的收縮應(yīng)力會(huì)在混凝土中產(chǎn)生細(xì)微的裂縫，裂縫的種類包括了骨料和水泥漿粘結(jié)面上的裂縫和水泥漿裂縫。這些裂縫的分布并不規(guī)則，并且一般情況下會(huì)形成貫通裂縫。有以上分析可以得出結(jié)論微觀裂縫的存在是由材料固有的物理性質(zhì)所決定的，是不可能避免的。

在使用過程中鋼筋混凝土構(gòu)件中的這些微觀裂縫都會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，在建筑的使用生命周期以內(nèi)，鋼筋和混凝土一起在承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載，但是兩者的彈性模量不同，這就導(dǎo)致同樣荷載條件下兩者的變形變形不相同，而鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)使得兩者之間會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力。隨著荷載的進(jìn)一步增加，當(dāng)混凝土所承受的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，這些已經(jīng)存在細(xì)微裂縫就會(huì)相互貫通，裂縫寬度也會(huì)迅速地增大。當(dāng)裂縫的寬度超過0.05mm后就產(chǎn)生了肉眼能夠看見的所謂宏觀裂縫。

2、對(duì)施工裂縫的基本認(rèn)識(shí)

要對(duì)施工裂縫進(jìn)行分析，首先就要加強(qiáng)對(duì)于施工裂縫本身性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)之上才能發(fā)現(xiàn)施工裂縫產(chǎn)生的不同原因并對(duì)癥下藥的采取相應(yīng)的措施，施工裂縫的借本認(rèn)識(shí)主要由兩個(gè)方面，第一點(diǎn)是施工裂縫產(chǎn)生的客觀必然性，第二點(diǎn)是對(duì)其危害性的認(rèn)識(shí)。首先施工裂縫的存在時(shí)客觀必然的。當(dāng)前所建設(shè)的大部分住宅數(shù)都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從機(jī)理組成上分析混凝土自身就存在微觀裂縫，這是由于本身的物理性質(zhì)所決定的，混凝土的各個(gè)基本組分通過水泥凝膠來結(jié)合在一起，從理論上講水泥在凝膠水化作用中的用水量應(yīng)該在20%左右，但是為了保證施工的和易性實(shí)際配合中混凝土的用水量總是會(huì)超過水化所消耗的用水量，這樣在硬化過程中消失的水就會(huì)留下空洞而導(dǎo)致骨料的結(jié)合面上出現(xiàn)空隙，所以混凝土配置出來以后從微觀上自身就存在著大量的不連續(xù)縫隙。而在施工過程當(dāng)中，混凝土已經(jīng)開始承受著施工荷載，并收著周圍環(huán)境的影響。而在受力過程當(dāng)中鋼筋和混凝土的彈性模量和極限強(qiáng)度并不相同，一般情況下鋼筋和混凝土彈性模量之比是5：1，這樣在受力過程當(dāng)中混凝土和鋼筋之間由于變協(xié)調(diào)就存在了應(yīng)力，而混凝土極低的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致其很容易被拉裂而出現(xiàn)裂隙。混凝土結(jié)構(gòu)在建成以后，就受到周圍環(huán)境的作用，而固體物質(zhì)共有熱脹冷縮這樣的性能，但是同樣的溫度變化給鋼筋和混凝土帶來了不同的溫度變形，而且環(huán)境中濕度的變化很容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)長(zhǎng)期干縮的現(xiàn)象，特別是現(xiàn)代的商用混凝土為了提高泵送人能力而對(duì)流動(dòng)性提出了更高的要求，這就使得當(dāng)今的水泥漿體要比傳統(tǒng)的混凝土高出相當(dāng)一部分，自然混凝土結(jié)構(gòu)其干縮率也大幅度提高，在有關(guān)試驗(yàn)中干縮率可能會(huì)超過萬分之五甚至是更多，而相應(yīng)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度只是萬分之二，混凝土必然會(huì)開裂。這就可以說明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫存是客觀必然的。另一方面為了使得鋼筋和混凝土更好的共同工作，而把鋼材的優(yōu)良抗拉性能發(fā)揮到極致，往往就會(huì)允許把混凝土拉裂。因此先現(xiàn)行的在規(guī)范規(guī)定和工程驗(yàn)收過程中都是循序混凝土結(jié)構(gòu)存在裂縫的。這也是對(duì)裂縫客觀存在性的一種承認(rèn)。

但是另一方面，并非是所有的施工裂縫的存在都是正常的。規(guī)范中有著明確規(guī)定，一般結(jié)構(gòu)的裂縫在0.05個(gè)毫米以下的都認(rèn)為是正常的。但是超過這個(gè)限度的裂縫就要認(rèn)真分析其產(chǎn)生的原因和可能帶來的危害。對(duì)于裂縫危害程度的分析首先要對(duì)裂縫進(jìn)行分類，最基本的裂縫分類是裂縫可以分為：可見的裂縫和不可見的裂縫，可見裂縫是我們所重點(diǎn)要控制和處理的。

3、工程中常見裂縫分析

3.1 墻體裂縫分析

第一種原因是地基的不均勻沉降。結(jié)構(gòu)作為超靜定結(jié)構(gòu)，制作的不均勻沉降自然會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)致應(yīng)力。房屋結(jié)構(gòu)的的全部荷載首先傳遞到基礎(chǔ)上面，然后由基礎(chǔ)再傳給地基，而地基在上部結(jié)構(gòu)的荷載作用下，導(dǎo)致其是隨深度而發(fā)生擴(kuò)散，深度大就會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散也愈大，通常地基內(nèi)應(yīng)力的分布呈現(xiàn)鐘形，總是中間最大而向兩端方向逐漸減小，這就很容易導(dǎo)致中間的沉降大而兩邊的沉降小，造成不均勻的沉降。

第二種原因是由于溫度應(yīng)力而引起墻體裂縫。絕大多數(shù)固體材料都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，房屋結(jié)構(gòu)同樣會(huì)因?yàn)橹車臏囟茸兓L(zhǎng)身熱脹冷縮的變形，這被稱作是溫度變形。一個(gè)不受任何約束的結(jié)構(gòu)可以在溫度變化的時(shí)候能自由地變形，而且結(jié)構(gòu)中也就不會(huì)產(chǎn)生附加的溫度應(yīng)力，但是房屋結(jié)構(gòu)顯然是受到約束而且不能夠自由變形的，這樣溫度變化就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力和溫度應(yīng)力，很容易導(dǎo)致墻體出現(xiàn)可見的危害裂縫。

3.2 懸挑結(jié)構(gòu)坍塌分析

對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)，坍塌是混凝土結(jié)構(gòu)中所經(jīng)常出現(xiàn)的情況。通常的原因有下面幾個(gè)方面：

第一種原因是穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩。懸挑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要靠其自身的壓重或者外部施加的拉力來保持，規(guī)范中明確規(guī)定其抗傾覆的安全系數(shù)不能小于于1.5。如果出現(xiàn)穩(wěn)定力矩比傾覆力矩小的情況，懸挑結(jié)構(gòu)必然失穩(wěn)并發(fā)生傾覆坍塌。

第二種原因是模板的支撐方案不當(dāng)。懸挑結(jié)構(gòu)屬于懸臂梁的性質(zhì)，其在根部的受力最大，混凝土在澆筑完成以后，在還沒有經(jīng)過28天達(dá)到足夠的強(qiáng)度之前，如果模板支撐發(fā)生了沉降，很容易導(dǎo)致根部混凝土隨即發(fā)生開裂，這樣在28天后拆模的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致懸挑結(jié)構(gòu)從根部產(chǎn)生斷裂而發(fā)生坍塌。通常的懸挑結(jié)構(gòu)都被做成了變截面的，施工的時(shí)候要注意把模板做成變截面的，這就可以避免造成根部斷面的減小。

第三種原因是：鋼筋的錯(cuò)位和變形。懸挑結(jié)構(gòu)由于根部的負(fù)彎矩最大，配設(shè)主筋的時(shí)候應(yīng)該配置在梁板的上部。但施工時(shí)工人可能會(huì)由于專業(yè)知識(shí)的欠缺和粗心導(dǎo)致錯(cuò)誤的把鋼筋放在了下部，這樣就使得鋼筋無法發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，而在拆模以后根部也由于無法承受福玩具而發(fā)生坍塌。

第四種原因是施工超載。懸挑結(jié)構(gòu)的固端彎矩和作用荷載之間屬于正比的關(guān)系，如果施工過程中沒有有效控制施工荷載而導(dǎo)致施工荷載超過了設(shè)計(jì)容許荷載，出現(xiàn)的現(xiàn)象就是伴隨著施工荷載的增加，模板變形也在增大，很蓉易就在根部產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致拆模懸挑結(jié)構(gòu)斷裂。

第五種原因是拆模過早?；炷烈_(dá)到其強(qiáng)度的90%，需要經(jīng)過28天的齡期。而實(shí)際的工程中往往會(huì)由于趕工期而導(dǎo)致提前拆模，很多懸挑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷塌事故都是因?yàn)椴鹉＿^早所導(dǎo)致的。因此規(guī)范中也做出了明確的規(guī)定，跨度在2m 以下的懸臂梁和板，其拆模強(qiáng)度應(yīng)該不小于70%；而跨度超過2m的懸臂梁和板，其混凝土的拆模強(qiáng)要達(dá)到100%。

結(jié)語

總之，裂縫從著混凝土結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生開始就存在與混凝土當(dāng)中，其存在是客觀必然的，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)當(dāng)中的裂縫不能一概而論，要做到具體情況具體分析。不能一看到結(jié)構(gòu)中存在裂縫就認(rèn)為該混凝土結(jié)構(gòu)不合格，這是一種不完全正確的看法。我們對(duì)于裂縫要堅(jiān)持公正、科學(xué)的態(tài)度，對(duì)于裂縫要認(rèn)真判斷其成因和危害程度，并對(duì)可能造成危害的裂縫積極研究探討相關(guān)的預(yù)防及處理措施。

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