研析砼裂縫成因及其防治措施

楊宗岳

（陜西建工第二建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721000）

砼是一種由砂石、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)拌合材料。科學(xué)研究表明，砼結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，其形成和產(chǎn)生是材料本身固有的特性。其實(shí)，砼構(gòu)件大都是帶縫工作，我們必須清楚裂縫的危害程度，掌握其成因，從設(shè)計(jì)角度、施工工藝等方面控制裂縫，使其對(duì)結(jié)構(gòu)承載力、使用功能和安全可靠性的影響在可控范圍內(nèi)。

一、裂縫的分類

根據(jù)裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，分為無(wú)害和有害裂縫。無(wú)害裂縫指結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀裂縫，寬度在0.05mm以內(nèi)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力和使用產(chǎn)生影響。有害裂縫則是對(duì)結(jié)構(gòu)承載力和正常使用功能產(chǎn)生影響。后者是前者在荷載效應(yīng)下的發(fā)展和延續(xù)，所以，必須控制裂縫在允許范圍內(nèi)，使其不會(huì)發(fā)展到有害程度，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和使用功能不受影響。裂縫根據(jù)成因，分為荷載裂縫、變形裂縫以及化學(xué)銹蝕裂縫。

二、裂縫成因及防治措施

1 荷載裂縫：分為直接荷載作用引起的裂縫和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。當(dāng)構(gòu)件受到外荷載作用或次生應(yīng)力作用而產(chǎn)生的內(nèi)部拉應(yīng)力超過(guò)砼極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下是允許出現(xiàn)裂縫的，但其裂縫寬度，不得超過(guò)規(guī)范限值。在施工階段，往往注重的是施工荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的影響。

（1）施工過(guò)程中，砼處于早期強(qiáng)度，過(guò)早的樓面堆載會(huì)產(chǎn)生施工荷載裂縫，嚴(yán)重情況下會(huì)壓酥砼。（2）模板支撐體系，方木龍骨的間距不能小于200mm，當(dāng)間距大于200mm時(shí)，構(gòu)件厚度小于120mm，澆筑完砼后撤去施工荷載，多層板會(huì)在原施工荷載下的變形恢復(fù)，對(duì)剛澆筑的砼在終凝強(qiáng)度很低的情況下產(chǎn)生反彈力引起內(nèi)應(yīng)力，在砼表面會(huì)產(chǎn)生規(guī)則裂縫?？刂拼胧喉艥仓旰螅皶r(shí)養(yǎng)護(hù)，待砼終凝后允許上荷載的情況下分散分批上荷載。

2 變形裂縫產(chǎn)生的機(jī)理和防止措施

因溫度變化、收縮或不均勻沉陷等因素引起的變形得不到滿足時(shí)引起應(yīng)力，應(yīng)力超過(guò)砼極限抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫。

（1）溫度裂縫：由于氣候情況變化或構(gòu)件內(nèi)外溫差效應(yīng)而導(dǎo)致裂縫。根據(jù)溫度變化的因素，分為構(gòu)件內(nèi)部溫度效應(yīng)裂縫及構(gòu)件內(nèi)外溫差引起的裂縫。

①內(nèi)部溫度裂縫：在大體積砼或高強(qiáng)度砼施工中，砼硬化過(guò)程水化熱形成的構(gòu)件內(nèi)外溫差效應(yīng)，導(dǎo)致與砼表面溫度和外界環(huán)境溫度相差較大，加之受約束作用，產(chǎn)生水化熱裂縫。通常，大體積砼當(dāng)內(nèi)部與表面溫差超過(guò)25℃，表面與環(huán)境溫度差超過(guò)15℃，最高澆筑溫度大于28℃，且斷面溫度變化梯度較大時(shí)，容易出現(xiàn)水化熱裂縫。防止措施：采用粉煤灰水泥等水化熱低的水泥，降低水灰比、摻粉煤灰來(lái)減少水泥用量，分層分塊澆筑砼、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在砼表面配置少量的抗裂鋼筋或摻入抗裂纖維。

②外部溫度變形裂縫：由于外界溫度變化，使砼產(chǎn)生脹縮變形受到約束時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力大于砼極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生溫度變形裂縫。在主體結(jié)構(gòu)主要是頂層重、下層輕、兩端重、中間輕、向陽(yáng)重、背陰輕。一般民用建筑，夏季屋面受太陽(yáng)輻射，表面溫度可達(dá)55℃-65℃，而室內(nèi)溫度一般在25℃-35℃；在冬季，屋面溫度約在-10℃--15℃，而室內(nèi)溫度一般為16℃-25℃，可見，屋面內(nèi)外溫差達(dá)25℃-30℃。要防止裂縫，必須對(duì)屋面進(jìn)行節(jié)能處理，加設(shè)保溫層。砼的溫度變形裂縫由于其約束程度不同產(chǎn)生較大的差異。砼構(gòu)件的約束分為內(nèi)約束和外約束，砼的溫度裂縫絕大多數(shù)與外約束有關(guān)，例如，屋面板在柱和梁約束下，在較大溫差應(yīng)力作用下，梁柱板的交界處產(chǎn)生與梁柱平行的裂縫；表面積較大、厚度較薄的板，由于梁的約束，其溫度裂縫大多在端部板的四個(gè)大角形成45度的斜向裂縫?？傊?，溫度裂縫由于溫度分布、溫差大小、約束程度和構(gòu)件類型的不同，其溫度裂縫的形狀和產(chǎn)生的部位都有較大的差異。隨時(shí)間的推移，溫度裂縫會(huì)逐漸開展，甚至發(fā)展到有害裂縫。

（2）收縮裂縫:砼在硬化過(guò)程中，由于其體積的收縮、外界溫度的變化，導(dǎo)致砼內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力。當(dāng)超過(guò)砼極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，在有約束的情況下，產(chǎn)生收縮溫度裂縫。主要分為干縮裂縫和塑性收縮裂縫。

①干縮裂縫：多出現(xiàn)在砼養(yǎng)護(hù)結(jié)束后或砼澆筑完畢后一周左右，水泥漿中的水分蒸發(fā)產(chǎn)生干縮，這種干縮是不可逆的。干縮裂縫產(chǎn)生主要是由于砼內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。砼受外界條件的影響，表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部溫度變化較小變形較小，較大的表面的干縮表型受到砼內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。砼的干縮變形主要與砼的水灰比、水泥成分、水泥和外加劑用量有關(guān)。預(yù)防措施：采用粉煤灰等低熱水泥、減少水泥用量，控制好水灰比、摻加適量減水劑，加強(qiáng)砼早期養(yǎng)護(hù)、延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。

②收縮裂縫：是終凝前，砼表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。一般在干熱和大風(fēng)天氣出現(xiàn)。因?yàn)椋旁诮K凝前強(qiáng)度很小。受外界環(huán)境影響，表面失水較快，造成砼毛細(xì)管產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使砼體積急劇收縮，而此時(shí)砼的強(qiáng)度無(wú)法抵抗本身干縮應(yīng)力，產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。因此，一般選用普通硅酸鹽水泥，嚴(yán)格控制水灰比，及時(shí)灑水覆蓋，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施。

（3）基礎(chǔ)變形引起的裂縫：當(dāng)基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)，構(gòu)件受到強(qiáng)迫變形，而使內(nèi)部產(chǎn)生變形應(yīng)力，超過(guò)砼極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂縫。在設(shè)計(jì)上一般采取設(shè)置后澆帶、沉降縫等措施消除基礎(chǔ)變形引起的裂縫。

3 化學(xué)腐蝕引起的裂縫：當(dāng)砼構(gòu)件處于腐蝕性介質(zhì)環(huán)境時(shí)，由于砼保護(hù)層過(guò)薄，特別是密實(shí)性不良，介質(zhì)中的氯離子和水中的氧會(huì)使砼中的鋼筋生成氧化鐵，體積增大，使周圍砼體積膨脹甚至剝落。一般采取加厚保護(hù)層、增強(qiáng)防水能力的措施。

結(jié)語(yǔ)

裂縫是砼構(gòu)件普遍存在的現(xiàn)象，它的出現(xiàn)和發(fā)展會(huì)對(duì)構(gòu)件的承載力、建筑物的正常使用功能、砼結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B能力等產(chǎn)生影響，必須對(duì)砼裂縫的成因以及防治措施進(jìn)行研究，采取科學(xué)的預(yù)防措施防止有害裂縫的發(fā)展，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑物的使用安全。

[1]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[2]李瑞華,梁斌萬(wàn).混凝土施工中非結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生原因及防治[J].施工技術(shù)，2002（4）.