淺談混凝土建筑結(jié)構開裂的成因及預防

黃超

【摘要】建筑結(jié)構產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，其中最常見的要數(shù)鋼筋混凝土構件以及磚墻裂縫。本文著重闡述了鋼筋混凝土常見裂縫原因分析及如何預防。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；裂縫；原因；措施

建筑結(jié)構產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，其中最常見的要數(shù)鋼筋混凝土構件以及磚墻裂縫。多年的實踐證明，在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設計手段、施工手段來克服。

1. 鋼筋混凝土常見裂縫原因分析

混凝土是一抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用過程中，當發(fā)生溫度、濕度變

化、地基不均勻沉降時，極容易產(chǎn)生裂縫。

1.1材料質(zhì)量。

材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好，若工程上用了這等不合格的材料就會產(chǎn)生“豆腐渣工程”。所以說只有材料的質(zhì)量關把好了，工程質(zhì)量才會在根本上得到保證。

1.2施工工藝。

施工工藝涉及的面很廣，不可能一一敘述，一般常涉用到的有：

（1）水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石的混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因。

（2）混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

（3）模板構造不當，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早

拆模等都可能造成混凝土開裂。施工過程中，鋼筋表面污染、混凝土保證層太小或太大，澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

（4）混凝土養(yǎng)護，特別是早期養(yǎng)護質(zhì)量與裂縫的關系密切，早期表面干燥或早期內(nèi)外溫度較大更容易產(chǎn)生裂縫。

（5）避免在極端天氣條件下施工，可以減少混凝土結(jié)構的開裂情況。

1.3地基變形。

在鋼筋混凝土結(jié)構中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。

1.4溫度變形。

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/°C.當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應力，當這種應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。在工程中，這類裂縫較多見，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，大體積混凝土的裂縫等。

1.5濕度變形。

混凝土在空氣中結(jié)硬時，體積會逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構、現(xiàn)澆框架結(jié)構等，通常是因為養(yǎng)護不良造成?；炷恋氖湛s值一般為0.2～0.4‰，其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構筑物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決混凝土的早期干縮問題。

1.6結(jié)構受荷。

結(jié)構受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板受彎構件，在使用荷載作用下往往會出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30～40%的設計荷載時，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不易察覺，而構件的極限破壞荷載往往是在設計荷載的 1.5倍以上，所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的（有些資料上稱無害裂縫）。在鋼筋混凝土設計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm.對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許出現(xiàn)裂縫則應認為有害，需加以認真分析，慎重處理。

1.7設計構造。

結(jié)構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中，構造處理不當，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋，或附加吊筋以及各種結(jié)構縫設置不當?shù)纫蛩鼐菀讓е禄炷灵_裂。

1.8徐變。

混凝土徐變造成開裂或裂縫發(fā)展的例子工程中也和很常見。據(jù)文獻記載受彎構件截面混凝土受壓徐變，可以使構件變形增大2～3倍，預應力結(jié)構因徐變會產(chǎn)生較大的應力損失，降低了結(jié)構的抗裂性能。

2. 預防措施

2.1材料選用。

（1）水泥：應選用水化熱較低的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥。

（2）粗骨料：宜用表面粗糙、質(zhì)地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿

性反應；有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。

（3）細骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。

（4）外摻加料：宜采用減水劑等外加劑，以改善混凝土工作性能，降低用水量，

減少收縮。

2.2配料。

（1）配合比設計：應采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。

（2）禁止任意增加水泥用量。

（3）配制混凝土時計量應準確，要嚴格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻，離析的混凝土必須重新拌勻后，方可澆筑。

2.3配筋。

鋼筋的配置應嚴格按施工圖施工，尤應重視以下各點：

（1）鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須考慮對構件抗裂性能的影響。

（2）鋼筋的位置要正確，保護層過大或過小都可能導致混凝土開裂，鋼筋間距過大，易引起鋼筋之間的混凝土開裂。

2.4模板工程。

鋼筋混凝土結(jié)構裂縫的預防，在模板工程中應注意以下幾點：

（1）模板構造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導致混凝土裂縫。

（2）模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載（特別是動荷載）作用下，模板變形過大造成開裂。

（3）合理掌握拆模時機，拆模時間過早，應保證早齡期混凝土不損壞或不開裂，但也不能太晚，盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值，即不要錯過最佳養(yǎng)護介入時機。

2.5混凝土澆筑。

（1）混凝土澆筑時應防止離析現(xiàn)象，振搗應均勻、適度。

（2）加強混凝土的早期養(yǎng)護，并適度延長養(yǎng)護時間，在氣溫高、濕度低或風速大的條件下，更應及早進行噴水養(yǎng)護，在澆水養(yǎng)護有因難時，或者不能保證其充分濕潤時，可采用覆蓋保濕材料等方法。

2.6設計構造。

（1）建筑平面選型時在滿足使用功能要求的前提下，力求簡單，平面復雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應力而造成墻體及樓板開裂。

（2）合理布置縱橫墻，縱墻開洞應盡可能小。

（3）控制建筑物有長高比，長高比越小，整體剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力越強。

（4）合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過于集中。

（5）減少地基的不均勻沉降，除了前述的措施外，在基礎設計中可以采取調(diào)整基礎的埋深度，不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法，來調(diào)整地基的不均勻變形。

（6）適當加強基礎有剛度和強度。

（7）層層設置圈梁、構造柱，可以增加建筑物的整體性，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強度，防止或減少裂縫，即使出現(xiàn)了裂縫，也能阻止其進一步發(fā)展。

（8）正確地設置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應合適，構造要合理，可以和其結(jié)構縫合并設置。

（9）限制伸縮縫間距。對體形復雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應嚴格控制，同樣，也可以和其它結(jié)構縫合并使用。

（10）部分窗臺砌體應加強。對寬大的窗臺下部宜設置鋼筋混凝土梁，以適應窗臺的變形，防止窗臺處產(chǎn)生豎直裂縫。

2.7施工技術。

（1）加強地基的檢查與驗收工作，基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到。

現(xiàn)場驗收，對較復雜的地基，設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探，當探出有不利的地質(zhì)情況時，必須先對其加固處理，并經(jīng)驗收合格后，方可進行下一步施工。

（2）開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結(jié)構。

（3）合理安排施工順序。當相鄰建（構）筑物間距較近時，一般應先施工較

深的基礎，以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建（構）筑物各部分荷載相差較大時，一般應施工重、高部分，后施工輕、低部分。