淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及預(yù)防

于滑　王雅

【摘 要】近年來，由于混凝土的廣泛應(yīng)用，構(gòu)筑物的強(qiáng)度、剛度、整體性和結(jié)構(gòu)安全性均有很大提高，一些傳統(tǒng)的建筑材料逐步被混凝土所取代，當(dāng)然也隨之出現(xiàn)了一些諸如裂縫、蜂窩麻面等質(zhì)量通病?；炷两Y(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象一直威脅著建筑物的防水性、承載力和使用壽命?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫是極其普遍存在但又很難解決的工程實(shí)際問題，本文對(duì)混凝土工程中常見的一些開裂問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討分析，并針對(duì)某些典型情況提出了一些預(yù)防、處理措施。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；成因；預(yù)防措施

由于混凝土自身的材料特性如本身變形、養(yǎng)護(hù)等一系列問題及多種施工工藝的復(fù)雜影響，盡管應(yīng)用精細(xì)的材料、合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)、謹(jǐn)慎的施工，混凝土中不可避免的存在許多肉眼可見或不可見的裂紋、孔隙和氣泡，即混凝土結(jié)構(gòu)的開裂實(shí)際上是無法完全杜絕的。本文所說的裂縫主要是宏觀裂縫，不包括微觀裂縫。即使是小裂縫，由于后期結(jié)構(gòu)承載情況及環(huán)境變化引起的體積變形等持續(xù)發(fā)展，就會(huì)使裂縫數(shù)量增多，面積、深度增大，不加控制逐漸演變成大裂縫，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋等材料被氧化腐蝕，降低構(gòu)件的承載能力、抗?jié)B能力和耐久性。不同裂縫對(duì)構(gòu)筑物的危害程度也不同。有的只是微小的無害裂縫，只損壞外觀形象，但也引起使用者對(duì)工程質(zhì)量的懷疑，引起心理上的恐懼；但有的就對(duì)結(jié)構(gòu)的安全可靠性，耐久性及正常使用功能造成不同程度的影響，甚至危及用戶的人身安全。所以，在裂縫出現(xiàn)的前期或早期，進(jìn)行適當(dāng)有效的預(yù)防和修復(fù)是必要的，可以避免一些嚴(yán)重危害性后果，減少能源和經(jīng)濟(jì)損失。

1.混凝土裂縫的成因

產(chǎn)生裂縫的原因有多種，如塑性收縮、自收縮、干燥收縮、溫度收縮、碳化收縮和凍融循環(huán)等，混凝土生命周期各階段導(dǎo)致裂縫的主因也不盡相同。究其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要因構(gòu)建承載力不足，地基不均勻沉降和材料性能不能充分發(fā)揮等原因；而存在于施工工藝中的主要因素是原材料選用不當(dāng)，混凝土的配合比不合理及施工操作不當(dāng)；另外，混凝土的后期養(yǎng)護(hù)也是比較重要的，由于溫差和濕熱變化而導(dǎo)致混凝土開裂也是比較常見的。具體原因可簡(jiǎn)單分為以下幾類：

（1）干縮裂縫：主要由于水泥漿體中水分的喪失而造成。因水分變化而引起體積變化，進(jìn)而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)其超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)開裂。這種開裂現(xiàn)象可通過增加骨料、減少拌合水用量、加大配筋率、減少或清除構(gòu)件與基層間的約束力等措施有效減少其發(fā)生。

（2）沉降裂縫：觸及混凝土在經(jīng)過澆筑、振搗、整面形成塑性混凝土的過程中，還可能局部受到鋼筋、模板和已澆筑完的混凝土的禁錮，造成觸面處出現(xiàn)空洞或裂縫。所以減小混凝土坍落度、加大鋼筋保護(hù)層厚度、充分振搗、合理的模板設(shè)計(jì)及澆筑時(shí)間等措施可減少沉降縫的產(chǎn)生。

（3）溫差裂縫：混凝土體積由于內(nèi)部溫度升高產(chǎn)生膨脹和表面由于水分蒸發(fā)流失的收縮變化導(dǎo)致不同使混凝土開裂?？刹扇〉拇胧┯袦p小混凝土內(nèi)層溫度峰值、延緩?fù)鈱踊炷晾鋮s時(shí)間、增加混凝土自身的應(yīng)變強(qiáng)度等。

（4）化學(xué)反應(yīng)裂縫：由混凝土自身或混凝土固化后接觸到的物質(zhì)所發(fā)生的有害的化學(xué)反應(yīng)造成。所以只要避免或減少反應(yīng)物質(zhì)的存在或阻隔反應(yīng)的發(fā)生，就可有效避免裂縫產(chǎn)生。但是這種反應(yīng)一旦發(fā)生很難避免混凝土不被侵害。

（5）收縮裂縫：當(dāng)混凝土內(nèi)水分快速流失時(shí)極易發(fā)生。裂縫主要因混凝土的不均勻體積變化引起，所以減少表層與內(nèi)層混凝土間體積的相對(duì)變化量以阻止由于氣溫高或干風(fēng)引起的表層水分快速流失。

還有因風(fēng)化、鋼筋銹蝕等環(huán)境因素引起的裂縫。當(dāng)然因施工中受限荷載或設(shè)計(jì)不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫也極為嚴(yán)重。有的裂縫則是同時(shí)有多種作用產(chǎn)生的，實(shí)際工程中應(yīng)考慮多種因素，以消除不良影響。

2.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

通過以上的認(rèn)識(shí)和了解，我們知道大部分的工程裂縫是可以通過一系列的設(shè)計(jì)施工手段來預(yù)防的。

（1）對(duì)于塑性收縮裂縫：首先，應(yīng)從材料設(shè)計(jì)方面來預(yù)防，這就要求我們的材料設(shè)計(jì)人員采取適當(dāng)?shù)拇胧?。比如：在混凝土中摻加適量的纖維而盡量不摻加硅灰，降低水泥用量，并選用含泥量較低的細(xì)集料。在溫度較低時(shí)，摻加一定量促凝劑，盡量減少混凝土單位立方米用水量。其次，在結(jié)構(gòu)方面，我們的施工人員應(yīng)在場(chǎng)地旁建造一座擋風(fēng)墻以抵御大風(fēng)的威脅。在日曬強(qiáng)烈地區(qū)，若溫度較高，可設(shè)置臨時(shí)遮陽蓬等物。特別需要注意的是我們的施工人員，應(yīng)嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)者的意圖來設(shè)置這些遮蔽物并按施工要求施工：對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑前不能隨意加水且要對(duì)其再次攪拌，并用水浸濕底板和模板甚至鋼筋，但也不能出現(xiàn)明水。應(yīng)間歇性的噴撒汽霧在混凝土表面，以阻止過多的水分在表面蒸發(fā)，而且在抹面時(shí)應(yīng)注意其時(shí)間及抹面方法等。

（2）相應(yīng)的沉降裂縫也需盡量減少水泥用量和用水量，其塌落度不宜太大。對(duì)聯(lián)體結(jié)構(gòu)，不宜采用兩部分一起澆筑，若要進(jìn)行一次性澆筑，則選用用水量少、保水性和粘聚性好的混凝土最佳，當(dāng)然也可采用分層澆筑的方法。最有效的措施是在容易出現(xiàn)沉降裂縫的地方，預(yù)先設(shè)置一條伸縮縫。

（3）相對(duì)來說溫度裂縫較容易出現(xiàn)，水泥品種應(yīng)選擇中熱水泥更甚至低熱水泥。盡量減少水泥用量以避免大量的水泥水化放熱。摻加一定量的活性攙和料和緩凝行減水劑來延長(zhǎng)其內(nèi)部溫峰出現(xiàn)的時(shí)間。對(duì)干混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)加大，大體積混凝土應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)纳炜s縫。在施工時(shí)，應(yīng)控制混凝土料的入模溫度，通過減少集料受日曬時(shí)間和冷水?dāng)嚢璧却胧Ｕ莆蘸脻仓炷恋臅r(shí)間也是十分必要的，盡量避免在溫差較大的時(shí)候澆筑。當(dāng)然應(yīng)及時(shí)測(cè)溫并實(shí)施保溫。

（4）對(duì)于由風(fēng)化作用而產(chǎn)生的裂縫，比較有效的是降低混凝土的水灰比和總的含水量，減少水分積累，充分養(yǎng)護(hù)來提高其抗凍融能力來抵御風(fēng)化。

（5）提高混凝土的抗?jié)B性可以預(yù)防鋼筋銹蝕。在一些特殊的環(huán)境中，可在鋼筋表面涂上防銹層或黏貼防滲膜等來預(yù)防。當(dāng)然，加大鋼筋的保護(hù)層也是一種比較直接有效的方法。

同時(shí)我們應(yīng)該注意在滿足使用要求的前提下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)力求簡(jiǎn)單，實(shí)用。應(yīng)根據(jù)不同的地勢(shì)結(jié)合實(shí)際情況采用合理的方法提前預(yù)防，務(wù)必達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)，效果突出的要求。

隨著混凝土的大規(guī)模應(yīng)用，混凝土裂縫已成為工程建設(shè)中的通病，如何防治裂縫已成為一個(gè)刻不容緩的技術(shù)問題。在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中應(yīng)盡可能采取有效的技術(shù)措施，從材料和施工方面加強(qiáng)控制。一旦裂縫出現(xiàn)，應(yīng)針對(duì)其成因及具體實(shí)際情況，根據(jù)預(yù)防為主的原則，完善施工措施等方面的管理，盡量減少裂縫數(shù)量和寬度，以確保安全。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐至鈞等.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防與修復(fù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010，11.

[2]彭立海等.大體積混凝土溫控與防裂.鄭州：黃河水利出版社，2005，11.

[3]惠云玲.工程結(jié)構(gòu)裂縫診治技術(shù)與工程實(shí)例.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2007，7.