基于某辦公樓的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫研究

祝戰(zhàn)京ZHU Zhan-jing；劉建偉LIU Jian-wei

（①鄭州華信學(xué)院，鄭州 451100；②機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 451100）

（①Zhengzhou Huaxin University，Zhengzhou 451100，China；②SIPPR Egineering Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 451100，China）

0 引言

建筑業(yè)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)而得到了快速的發(fā)展。由于混凝土具有取材廣泛、價(jià)格低廉以及抗壓強(qiáng)度高，并且能夠澆注成各種形狀、不易風(fēng)化等已經(jīng)成為世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料之一。但是根據(jù)大量的工程實(shí)踐理論分析表明，很多鋼混構(gòu)件都在帶縫工作的。對(duì)于那些肉眼看不見(jiàn)的一般不會(huì)造成危害并且允許其存在。而有些裂縫在荷載或外界因素作用下不斷發(fā)展從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，而削弱了鋼混結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)展垮塌事故。因此，對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生以及預(yù)防加以研究是十分必要的。

1 事故分析

1.1 事故經(jīng)過(guò) 鄭州的一高層綜合辦公樓，主樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下兩層，地上十九層，總高度75.8m，總建筑面積35482m2。此建筑為灌注群樁基礎(chǔ)，采用300mm 厚C30 自防水混凝土作為地下室外墻。標(biāo)高12.6m 以上的采用C40 混凝土，樓板厚120mm。此工程2010年6 月開(kāi)工，2010年9 月中旬進(jìn)行地下室外墻施工，2011年1 月19 日施工到6 層梁板。施工該層梁板時(shí)發(fā)現(xiàn)板面出現(xiàn)少量不規(guī)則細(xì)微裂縫，在2 月24 日拆除該層梁板底模時(shí)發(fā)現(xiàn)板底裂縫，根據(jù)分析為貫通性裂縫。此后詳查了所有施工完畢的混凝土工程，在地下室外墻下部發(fā)現(xiàn)數(shù)條長(zhǎng)度不等的豎向裂縫。在5、6 兩層核心筒的電梯井洞口上部連梁上的同一部位亦發(fā)現(xiàn)兩條裂縫。而在其他的柱、墻、梁、板上則未發(fā)現(xiàn)裂縫。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，第6 層現(xiàn)澆板上的裂縫均為貫通性裂縫，最大裂縫長(zhǎng)度約4.5m，最大裂縫寬度0.27mm。地下室外墻豎向裂縫的最大長(zhǎng)度約1.9m，最大裂縫寬度0.2mm，核心筒連梁上的裂縫最大長(zhǎng)度0.3m，裂縫最大寬度約0.18mm。經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)監(jiān)控，未發(fā)現(xiàn)以上裂縫的進(jìn)一步發(fā)展和新的裂縫出現(xiàn)。

1.2 原因分析 ①此工程僅在六層現(xiàn)澆板出現(xiàn)裂縫，而施工條件沒(méi)有變，其他層現(xiàn)澆板卻沒(méi)有出現(xiàn)裂縫，唯一不同的就是施工作業(yè)氣候變化不同。前面說(shuō)過(guò)，六層是在冬季最嚴(yán)寒干燥的時(shí)期施工的，當(dāng)時(shí)的最高溫度僅有1℃，濕度30-40%，尤其每天21 時(shí)施工完畢的時(shí)候正處于混凝土初凝期，由于此時(shí)混凝土強(qiáng)度很低并且沒(méi)有對(duì)作業(yè)面采取防風(fēng)措施，從而由于混凝土失水過(guò)快而導(dǎo)致干縮裂縫。②在進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，設(shè)計(jì)院要求混凝土梁板達(dá)到C30 即可，但是施工單位為了更好的控制墻柱質(zhì)量，從而按照C40 施工。從而導(dǎo)致混凝土的單位用量增加了70kg，混凝土收縮將增加0.4×10-4左右，這樣無(wú)形中增加了出現(xiàn)裂縫的可能。③進(jìn)入冬季施工而在混凝土中添加了Q 型防凍膏和減水劑，從而由于混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較快而加劇水分蒸發(fā)和裂縫的發(fā)展。此外，由于擔(dān)心寒冷天氣用水結(jié)冰，而采用雙層簾進(jìn)行覆蓋保溫，從而不利于混凝土抗裂強(qiáng)度的發(fā)展。④在核心筒四角首先出現(xiàn)了干縮裂縫，繼而出現(xiàn)在板的中部，這也是現(xiàn)澆板內(nèi)部應(yīng)力最集中、最復(fù)雜和最薄弱的部位。由于墻肢和核心筒的強(qiáng)烈約束作用，當(dāng)混凝土收縮應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)在此位置出現(xiàn)并發(fā)展。此次在核心筒連續(xù)梁出現(xiàn)了的兩條裂縫也是此因素引起的。

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因

2.1 設(shè)計(jì)因素：由于針對(duì)容易產(chǎn)生裂縫的部位，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)的考慮并提出針對(duì)性的具體措施。如：由于在樓板混凝土中預(yù)埋的電氣智能管線較多而產(chǎn)生裂縫；由于管線走向不規(guī)則或管線交叉地方密集而造成局部混凝土偏少而降低了樓板的承載力；如果沒(méi)有對(duì)容易受日曬雨淋的部位進(jìn)行防曬、防水等措施，將成為裂縫或滲漏的高發(fā)區(qū)；設(shè)計(jì)中追求怪異造型的部位也容易開(kāi)裂。

2.2 如果選用的水泥收縮大、石子級(jí)配差，或者砂的粒徑細(xì)，摻加質(zhì)量低劣的外加劑等都會(huì)造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。水泥的品質(zhì)和質(zhì)量是對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生影響最大的因素，針對(duì)裂縫而言，硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥由于水化熱較高而容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。礦渣以及火山灰水泥等由于抗凍性較差，容易在干濕交替工程中產(chǎn)生裂縫。水泥含量較高、混凝土收縮較大以及砂石含泥量過(guò)大、摻加外加劑不當(dāng)或過(guò)量等都會(huì)容易產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3 違章作業(yè)：①由于夏季高溫沒(méi)有降溫措施，從而由于內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂縫；②冬季沒(méi)有低溫施工保溫措施從而使得墻板外側(cè)混凝土在低溫下收縮而產(chǎn)生裂縫；③由于澆注方法以及振搗不均勻而造成墻體混凝土受力不均勻，而在應(yīng)力處產(chǎn)生裂縫；④由于鋼筋安裝不標(biāo)準(zhǔn)從而使得建筑混凝土?xí)r碰撞鋼筋而歪斜、受力不勻等而產(chǎn)生裂縫。

2.4 沉陷裂縫：由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不均松軟或回填土不實(shí)或浸水后不均勻沉降而造成沉陷裂縫；或者由于模板剛度不足、支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致。尤其是冬季將模板支撐在凍土上，溶化后而產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，走向與沉陷情況有關(guān)且溫度對(duì)裂縫寬度影響不大。當(dāng)?shù)鼗冃畏€(wěn)定后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

①為了有效防止模板間不同變形而導(dǎo)致的混凝土裂縫，必須選擇合理的模板構(gòu)造；為了防止模板在施工荷載作用下由于變形過(guò)大而造成開(kāi)裂，因此要求模板和支架要具有足夠的剛度；此外，還應(yīng)當(dāng)合理掌握拆模的時(shí)機(jī)，如果拆模過(guò)早，混凝土就會(huì)由于強(qiáng)度不足而產(chǎn)生損壞或裂縫；②全面檢查建筑外側(cè)的灌縫的質(zhì)量，等到漿液固化后將墻表面的疙瘩鏟除，然后在裂縫處貼寬度250mm 的高分子防水卷材。先沿裂縫打磨平整干凈后刷基層處理劑，為了將卷材黏貼牢固，應(yīng)當(dāng)選用與卷材相配套的合格粘結(jié)劑；③由于平面復(fù)雜的建筑物容易在突變的位置由于扭曲等附加應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，因此，在滿足使用要求的前提下，應(yīng)當(dāng)力求建筑平面造型簡(jiǎn)單。為了增加建筑物整體剛度并調(diào)整不均勻沉降的能力，應(yīng)當(dāng)合理控制建筑物的長(zhǎng)高比；在設(shè)計(jì)中盡量避免由于突變面應(yīng)力集中而造成的裂縫。采用加強(qiáng)措施、控制長(zhǎng)高比以及正確設(shè)置變形縫都是有效減少裂縫的方法。④為了降低施工溫度，夏季高溫施工不僅要有降溫措施，在施工現(xiàn)場(chǎng)要有遮陽(yáng)措施，將混凝土的入模溫度控制在28℃以內(nèi)。⑤防止混凝土構(gòu)件收縮裂縫的主要措施之一就是為混凝土創(chuàng)造應(yīng)力松弛條件。因此，采用薄層連續(xù)澆灌以及蓄熱保溫的養(yǎng)護(hù)方法以確?；炷恋拿軐?shí)度、均勻性以及減少構(gòu)件的內(nèi)外溫差；⑥除了控制原材料質(zhì)量以及適時(shí)掌握施工環(huán)境變化外，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按規(guī)范施工。

4 總結(jié)

眾所周知，一直以來(lái)嚴(yán)重困擾混凝土施工質(zhì)量的就是其裂縫問(wèn)題。因此，為了確保工程質(zhì)量以使建筑具有更好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)盡量使得構(gòu)件不出現(xiàn)裂縫，或減少裂縫的數(shù)量和寬度，所以在混凝土的生產(chǎn)和施工中我們必須有針對(duì)性的采用各種預(yù)防措施。

[1]陳曉東.淺談商品混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006-2.

[2]商品混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施.科技咨詢.建筑科學(xué)，2006-4.

[3]陳志源.土木工程材料[M].武漢理工大學(xué)出版社.