混凝土裂縫成因淺析及控制探討

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化及小城鎮(zhèn)建設(shè)也處在高速發(fā)展的快車道上，工民建筑在蓬勃的發(fā)展，使得對(duì)混凝土的需求也日益大增。筆者現(xiàn)總結(jié)在混凝土施工中出現(xiàn)的裂縫問題，并分析了混凝土裂縫的成因，對(duì)實(shí)際施工中的預(yù)防控制進(jìn)行探討，以盡量減少有害裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；原因；控制

混凝土是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料及外加劑按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間后硬化而成人造石材?；炷劣泻α芽p不僅使建筑的壽命極大下降，進(jìn)而使得不能保障人們的居住安全。當(dāng)有害裂縫的數(shù)量和深度達(dá)到一定的限度時(shí)，建筑的薄弱處就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，隨之產(chǎn)生墻體貫穿裂縫。所以為了保障人們的居住安全和提高建筑的使用壽命，采取科學(xué)合理的裂縫控制手段就顯得極其必要了。

一、混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

混凝土是一種由粗細(xì)骨料、水泥、水、其他外加材料及存留其中的空氣混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于在硬化過程中，各種材料變形不一致，相互約束而產(chǎn)生應(yīng)力，造成骨料與膠凝材料粘結(jié)面或膠凝材料本身之間產(chǎn)生裂縫。根據(jù)相關(guān)資料原因分析：因混凝土材料方面造成約占15%，施工因素造成約占80%，因設(shè)計(jì)不當(dāng)及其他原因造成約占5%左右。所以裂縫的成因也是多種的，文中主要從以下幾方面加以分析。

（一）混凝土材料自身特性形成裂縫

體積穩(wěn)定性不好的混凝土，在硬化過程中，體積發(fā)生收縮變化，容易開裂形成裂縫。在多數(shù)情況下，混凝土往往由于收縮內(nèi)外不一致而變形引起開裂，其收縮變形主要有干燥收縮、塑性收縮、溫度收縮及沉降收縮等。

1.干燥收縮

混凝土中的水分蒸發(fā)而引起的收縮稱為干燥收縮，干燥收縮形成的裂縫稱為干縮裂縫。主要原因有：混凝土養(yǎng)護(hù)過程中露天放置；混凝土過度振搗，使其表面形成含水泥量較大的砂漿層；使用含泥量較大的粗細(xì)骨料配制混凝土等。影響因素主要有：混凝土的水膠比、膠材的成分、膠材的用量、骨料的用量及質(zhì)量、外加劑的用量等。

2.塑性收縮

塑性收縮是混凝土在終凝之前，由于表面失水較快而引起的收縮。此種情況往往發(fā)生在高溫、大風(fēng)天氣，高溫和大風(fēng)使混凝土急劇收縮，而混凝土的表面強(qiáng)度又無法抵抗其收縮，使其表面產(chǎn)生裂縫。影響因素主要有：水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、風(fēng)力、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等。

3.溫度收縮

混凝土隨溫度下降而發(fā)生的收縮稱為溫度收縮，也稱為冷縮。多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。對(duì)于大體積混凝土，大量的水化熱聚集混凝土內(nèi)部，而表面的熱量又散發(fā)較快，形成內(nèi)外溫差較大，進(jìn)而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。影響因素主要有：水泥水化熱量、入模溫度、環(huán)境溫度等。

4.沉降收縮

沉降收縮的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均勻，回填土不實(shí)或浸水造成不均勻沉降或是模板底部支撐松動(dòng)所致。此外，混凝土的沉降收縮與混凝土的流動(dòng)性也有一定關(guān)系，流動(dòng)性大的混凝土其相對(duì)沉縮變形是普通混凝土變形的數(shù)十倍，故在施工過程應(yīng)高度重視預(yù)防此種裂縫。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因?qū)е铝芽p

由荷載引起的裂縫，可以通過結(jié)構(gòu)計(jì)算來控制，而由于變形引起的裂縫，可以通過構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行控制。然而在結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中，假定的力學(xué)模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是不完全相同的，使得內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際不符，這些常規(guī)計(jì)算模型之外的內(nèi)力往往引起結(jié)構(gòu)裂縫。而由于計(jì)算疏忽漏掉的裝修荷載、使用荷載等使計(jì)算混凝土厚度過小或配筋偏少，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂，則需要通過結(jié)構(gòu)加固來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全使用。

（三）施工方面原因引起裂縫

由于施工不當(dāng)造成混凝土裂縫的原因有多種，比如施工時(shí)正負(fù)受力鋼筋之間有效高度不夠，使受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度不能有效發(fā)揮，從而使受力比較集中的位置出現(xiàn)裂縫。現(xiàn)澆混凝土的模板支撐不力或在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)過早拆模，使板承載力不足而導(dǎo)致板開裂。混凝土振搗不密實(shí)，特別是在采暖及水電線等管道處不注意加固措施。混凝土早期養(yǎng)護(hù)時(shí)，管理不慎造成失水過多。模板不嚴(yán)密、支撐系統(tǒng)變形過大，使混凝土早期變形過大，而形成裂縫。

二、混凝土裂縫的預(yù)防

（一）在材料質(zhì)量控制上預(yù)防

合理地選擇混凝土的原材料，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、和易性和耐久性檢驗(yàn)確定配合比。嚴(yán)格控制混凝土用水量，選擇級(jí)配良好的砂、石，調(diào)整粗骨料比例，以較小空隙率和砂率，禁止使用特細(xì)砂和含泥量過高的粗細(xì)骨料，合理選用外加劑等。盡可能地減少混凝土的用水量以減少膠凝材料用量，混凝土作為一種結(jié)構(gòu)材料，必須滿足力學(xué)性能的要求，混凝土的力學(xué)性能主要取決于水膠比。然而，混凝土的悉放熱量來自于膠凝材料的水化反應(yīng)，在一定的水膠比下，減少混凝土用水量可以減少混凝土膠凝材料的用量，從而減少混凝土的放熱量。

（二）在工程設(shè)計(jì)上進(jìn)行預(yù)防

精心設(shè)計(jì)混凝土配合比?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)時(shí)，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出“高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

（三）在工程施工上進(jìn)行預(yù)防

嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化的熱膠凝材料，粗、細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少（控制在1.5%以下）。此外，應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉含量，這樣不僅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密實(shí)性、耐久性和抗裂性。

加強(qiáng)混凝土的澆筑振搗，提高密實(shí)度?；炷帘M可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降 15℃以上，做好保溫養(yǎng)護(hù)。采用兩次振搗技術(shù)，可改善混凝土強(qiáng)度，提高密實(shí)性、抗裂性。根據(jù)具體工程特點(diǎn)，采用UEA 補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。對(duì)于高強(qiáng)混凝土，可以盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高性能減水劑，摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻量可控制在 15%～35%之間。加強(qiáng)混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)，在初凝之后即及時(shí)灑水并覆蓋薄膜加以養(yǎng)護(hù)。

三、混凝土裂縫的處理

（一）表面修補(bǔ)法

主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫的處理：在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝士表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，以及在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布控制其發(fā)展等。

（二）灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有抗?jié)B要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)上。它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，通常是沿裂縫鑿八字凹槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等；常用的剛性止水材料為水泥砂漿。

（三）結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固，或者是用結(jié)構(gòu)膠粘貼碳纖維布處理。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)針對(duì)裂縫產(chǎn)生的主要原因，堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理，合理養(yǎng)護(hù)，確保結(jié)構(gòu)安全和避免可預(yù)防的有害裂縫產(chǎn)生。一旦產(chǎn)生裂縫，應(yīng)分析裂縫的類型，并查明原因，選擇最合理的修補(bǔ)方法，使施工方便，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)高效。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50204—2002.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[s]

[2]GB/T50476—2008.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[3]GB50164—2011.混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[S]

[4]GB50496—2009.大體積混凝土施工規(guī)范[S]

[5]JGJ/T281—2012.高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]

[6]張雄.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社

[7]崔躍東，淺談混凝土施工中裂縫的防治[J].山西建筑，2008

[8] 王麗媛，王明飛.混凝土裂縫原因分析及處理[J].中國(guó)科技博覽，2010（4）.

[9] 顧晴華.高層建筑混凝土裂縫的防治.大眾科技，2012（11）.