淺析裂縫產(chǎn)生的原因以及方式

薛偉

法國人19世紀(jì)首先發(fā)明發(fā)明了鋼混結(jié)構(gòu)。自進(jìn)入二十世紀(jì)，成為發(fā)達(dá)國家的首選工藝，并大量使用。就現(xiàn)階段而言，鋼混結(jié)構(gòu)自身也存在著自重大、周期長、污染嚴(yán)重等問題，各發(fā)達(dá)國家逐漸使用鋼結(jié)構(gòu)代替。對比我國實(shí)際情況，鋼混結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式為主的狀態(tài)，會長時間保持下去。近年來，我國城市化建設(shè)進(jìn)展飛速，建筑業(yè)的發(fā)展可謂一馬當(dāng)先。保障鋼混結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)。而對于鋼混結(jié)構(gòu)中減少出現(xiàn)裂縫，也成為鋼混結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制以及工程成敗的重中之重。

裂縫是降低鋼混結(jié)構(gòu)防水性、結(jié)構(gòu)安全以及耐久性的元兇之一。導(dǎo)致鋼混結(jié)構(gòu)裂縫的原因很多，可分為施工工藝、設(shè)計、環(huán)境以及材料四個因素。本文將圍繞這四個因素進(jìn)行論述，結(jié)合自身從事監(jiān)理行業(yè)經(jīng)歷。對這些因素進(jìn)行逐條分析。

1 設(shè)計因素

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計因素。在開始設(shè)計文件工作前，如果設(shè)計依據(jù)（如勘探數(shù)據(jù)、地質(zhì)報告等）本身存在誤差，極有可能增加因設(shè)計原始依據(jù)資料不真實(shí)，而產(chǎn)生建筑物產(chǎn)生沉降裂縫的風(fēng)險。由于沉降而引發(fā)的裂縫則對于建筑物本身來說則是致命的缺陷，極易因造成安全及質(zhì)量的重大事故。故真實(shí)的地質(zhì)資料及數(shù)據(jù)，不但是確保工程整體質(zhì)量及安全的首要前提。也是裂縫控制的首要保障。

目前我國現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范是以強(qiáng)度安全考慮為主，而混凝土控制收縮以及溫度應(yīng)力的配筋，有時則考慮不足。比如就對整體鋼混結(jié)構(gòu)而言，墻柱混凝土構(gòu)件的溫度或收縮應(yīng)力，是會沿與樓板交接部位，順樓板方向傳遞的。而樓板面上層鋪設(shè)的負(fù)彎矩鋼筋，一般主要考慮彎曲變形，而對于應(yīng)力集中的考慮往往不足。從而有可能造成樓板端部出現(xiàn)裂縫的情況。

水電專業(yè)設(shè)計樓板穿線時，與結(jié)構(gòu)設(shè)計脫節(jié)，造成樓板開裂。線管集中或多層時。在線管密集的位置就會出現(xiàn)“真空”效果。此位置裂縫極易產(chǎn)生。

1.2 配合比設(shè)計因素。商品砼是目前建筑市場采用的砼供貨方式。配合比全部為攪拌站自身實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。良好的配比能夠有效地減少砼自身的水化熱，從而降低砼開裂的情況發(fā)生。我認(rèn)為應(yīng)注意以下幾個方面：

1.2.1 嚴(yán)格控制水膠比，適當(dāng)減少水泥泥用量。這樣可以降低水用量，水化熱從而降低。因?yàn)樵谒療岬倪^程中，殘留的水分子會使砼內(nèi)部形成大小不一的氣泡。從力學(xué)方面分析，如果殘留氣泡集中，砼構(gòu)件會在荷載作用在，在氣泡集中部位產(chǎn)生裂縫。

1.2.2 如果是大體積砼，應(yīng)優(yōu)先使用如粉煤灰硅酸或者礦渣硅酸鹽等低水化熱水泥，硅酸鹽水泥水化熱高，不應(yīng)使用。且應(yīng)考慮有效考慮混凝土終凝過后所提高的強(qiáng)度，水泥可適當(dāng)?shù)墓?jié)省。通過實(shí)驗(yàn)表明，每少用水泥100kg，就可以降低1度的砼溫度。

1.2.3 盡量多投放粗骨料，減少含水率，細(xì)沙杜絕投放，認(rèn)真檢查骨料的含泥量。

1.2.4 減水劑對水化熱的控制效果明顯。尤其是在地下室等有防水要求的砼中添加抗裂防水劑效果更加明顯。該添加劑能夠提高緩凝時間約5小時左右；提供15%左右的減水率；對于提高砼與鋼筋的粘結(jié)力有一定的作用。

2 材料因素

相較設(shè)計因素而言，材料選用的好壞，對裂縫控制有著更明顯更直觀的效果。 需要注意的有以下幾點(diǎn)：

2.1 水泥：作為砼中最重要的兩種材料之一，如果水泥在使用時出現(xiàn)過期或者受潮等情況，以直接影響到砼的強(qiáng)度，從而增大裂縫產(chǎn)生的幾率。堿集反應(yīng)是堿含量超標(biāo)引起的，它會使砼內(nèi)部膨脹，從而引起開裂。堿集反應(yīng)不僅會造成裂縫，還會導(dǎo)致砼自身耐久性下降甚至喪失作用，故有砼中的“癌癥”之稱，可見其危害性。水硬性材料在固化中，體積變化不均勻，自身會產(chǎn)生應(yīng)力，從而造成裂縫。而這種變化被稱為水泥安定性不合格?？梢钥闯?，嚴(yán)格的抽檢復(fù)試制度，是控制水泥質(zhì)量最有效的方式。

2.2 骨料：骨料對于抗裂的作用是非常直觀的。含泥量過大是產(chǎn)生裂縫的元兇之一?？傮w含泥量必須控制在不超過1.5%，可有效的減少開裂情況。其次，如果使用了級配不佳的骨料，那么水泥就要增大投入量，間接增加砼裂縫出現(xiàn)的概率。骨料分為粗細(xì)兩種。粗骨料宜選用多級或二級級配配置；細(xì)骨料應(yīng)選用中粗砂，不得使用細(xì)沙，且嚴(yán)格控制硫化物或有機(jī)物等容易影響砼粘合性材料的含量。

2.3 粉煤灰對降低砼開裂的作用可謂“變廢為寶”。它可以替換一定量水泥，這樣水化熱可以得到控制，熱膨脹性也就隨著降低；并且還具有一定的抗?jié)B性。

3 施工工藝因素

再好的砼，采用施工工藝有誤，也非常容易的會出現(xiàn)裂縫。完整完善的操作流程是解決砼質(zhì)量問題的基礎(chǔ)，也是解決砼裂縫發(fā)生的措施。需要注意的有以下幾點(diǎn)：

在砼硬化過程中，如果基層或模板剛度、穩(wěn)定性不足，極有可能因局部沉陷或擾動而產(chǎn)生裂縫。澆筑前必須確保基層土體密實(shí)、夯實(shí)到位；模板剛度及穩(wěn)定性必須合格；其次為控制拆模時間，砼強(qiáng)度未滿足要求前過早拆模，水泥與骨料之間的粘結(jié)力以及砼自身剛度不能有效抵抗自身重力，極易產(chǎn)生裂縫，且此類裂縫危害性極大。

真到時間過短或過長以及振搗間距不合理，均被稱為振搗方式不當(dāng)。離析、分層等情況都是由振搗不當(dāng)產(chǎn)生的，這樣砼表層離析砂漿會出現(xiàn)干縮裂紋。砼內(nèi)部也會發(fā)生骨料不均勻干縮固化，裂縫也隨之顯露出來。

目前我國在鋼混結(jié)構(gòu)施工中，基本采用商品砼。而商品砼考慮到泵送以及運(yùn)輸時間增加等客觀現(xiàn)實(shí)，通常需要增加砼塌落度、延長初凝時間。施工時應(yīng)充分考慮泵送砼的特殊性，采用“多振搗、多收面”的增加工序次數(shù)的方式，在初凝前多次重復(fù)必要工序，避免砼表面出現(xiàn)裂縫。

如果說什么是造成砼干縮性開裂的關(guān)進(jìn)問題，那一定是養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的。成活后的砼，表層水分會快速揮發(fā)，并快速干縮。我們通過以往的實(shí)驗(yàn)可以證明，當(dāng)16m/s的風(fēng)速吹過砼表面時，與無風(fēng)狀態(tài)下的砼表面相對比而言，水分蒸發(fā)速度提高了4倍。高溫和陽光直射狀態(tài)下更加明顯。

水循環(huán)法、拋石法的使用，能夠有效減少，因大體積砼水化熱過高，造成內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫的幾率。相比較拋石法而言，水循環(huán)法的可施工性更高。

4 環(huán)境因素

溫度的變化，是環(huán)境因素主要要考慮的問題。他由兩方面組成：環(huán)境溫度，內(nèi)部溫度。個人認(rèn)為由于環(huán)境因素而引發(fā)的裂縫主要有以下幾點(diǎn)：

外部溫度變化，主要指冬季施工期間，室外溫度低而造成砼內(nèi)部與室外溫度差異增大，使砼內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)這種應(yīng)力大于砼自身能夠承受的應(yīng)力變形時，砼裂縫自然就會產(chǎn)生。這種裂縫不但會出現(xiàn)在新澆筑的砼內(nèi)部，還會出現(xiàn)在各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)部位。綜合蓄熱發(fā)是目前冬季施工中最常使用的保溫方法之一，但不論采用何種保溫方式，首先必須做好熱工計算，并根據(jù)計算結(jié)果制定最有效的保溫措施。

內(nèi)部溫度變化，主要出現(xiàn)在體積較大的砼施工中。大體積砼一般較厚，本身構(gòu)件外部散熱就比內(nèi)部快。而水化熱發(fā)生時，砼自身強(qiáng)度并不高，故容易造成內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫。施工前應(yīng)有效計算砼內(nèi)部水化熱程度，結(jié)合外部環(huán)境溫度，制定大體積砼施工及養(yǎng)護(hù)方案，避免出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫。

在一部分砼開裂的案例中，人們往往忽視了一種情況的發(fā)生，那就是鋼筋銹蝕因素造成的砼表面開裂。在砼與空氣中二氧化碳接觸的部位，發(fā)生碳化反應(yīng)。此時如果鋼筋保護(hù)層過小，那么空氣中的氯化物會使鋼筋表面的氯離子量升高，而這兩種物質(zhì)恰恰都能夠破壞氧化膜，使鋼筋生銹。生銹的鐵就是氧化鐵。氧化鐵的體積是原有體積的2～4倍。而這種因內(nèi)部體積增大而產(chǎn)生的應(yīng)力很有可能沿鋼筋方向造成砼開裂。其實(shí)這種裂縫在施工中出現(xiàn)頻率不少，但卻經(jīng)常被忽視，因此鋼筋除銹工作不僅能增加握裹力，也是防止因銹蝕因素而產(chǎn)生裂縫的一項重要工作。