建筑工程混凝土裂縫形成的原因剖析

摘 要：作為混凝土裂縫控制的基本環(huán)節(jié)，混凝土裂縫成因分析對于提高混凝土工作質(zhì)量具有重要作用。文章從客觀與主觀兩方面因素介紹了建筑工程混凝土裂縫形成的原因，以期為相關(guān)技術(shù)與施工人員提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土裂縫；原因

作為現(xiàn)代建筑工程中的主要材料，混凝土本身具有抗壓強度高、抗拉強度低、易形成收縮裂縫及延伸率小等特點?；炷亮芽p是建筑工程混凝土的常見病害問題，其主要表現(xiàn)為內(nèi)部縮變引發(fā)的收縮裂縫與外部荷載導(dǎo)致的載荷裂縫。混凝土裂縫形成的種類及原因眾多，科學(xué)分析與判斷混凝土裂縫形成原因是大幅度降低和消除混凝土裂縫的基本手段。因此，加強有關(guān)建筑工程混凝土裂縫形成原因的探討，對于改善建筑工程整體質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1 建筑工程混凝土收縮裂縫形成的客觀因素

1.1 溫度裂縫。（1）溫度應(yīng)力分析。溫度應(yīng)力的形成可分為三個主要階段：第一階段是由混凝土澆筑初期到水泥放熱完成，周期大約為30d左右，此階段混凝土的彈性量會發(fā)生巨大變化，且水泥會形成較多水化熱，因彈性模量的變化，此階段內(nèi)混凝土內(nèi)會形成殘余應(yīng)力；第二階段是由水泥放熱完成到混凝土冷卻至穩(wěn)定溫度為止，此階段內(nèi)溫度應(yīng)力主要由外界氣溫變化及混凝土冷卻導(dǎo)致，此類應(yīng)力同前期產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會相互疊加，但彈性模量變化較小；第三階段是混凝土冷卻完成后的運轉(zhuǎn)過程，溫度應(yīng)力主要由外界氣溫變化引發(fā)，此階段應(yīng)力同前兩個階段的應(yīng)力相互疊加。（2）溫度裂縫形成。溫度裂縫通常在大體積混凝土表面或在溫差變化較大的部位產(chǎn)生。其星辰個原因主要包括：①結(jié)構(gòu)溫差過大造成貫穿或深進溫度裂縫，對于大體積混凝土基礎(chǔ)，若在硬度較高的地基或厚度較大的舊混凝土墊層上進行墻體澆筑，且未采取相應(yīng)的隔離層防松約束保護方案，則會造成此類裂縫；同時若澆筑溫度過高，則容易導(dǎo)致混凝土溫升過快，在混凝土降溫收縮過程中，部分或整體混凝土受到外部結(jié)構(gòu)的限制，便會在混凝土內(nèi)部形成較大的拉應(yīng)力，由此形成降溫收縮裂縫；②溫差過大導(dǎo)致的表面溫度裂縫，在澆筑完成混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，硬化期間水泥會釋放較多的水化熱，由此其內(nèi)部溫度上升迅速，內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差；過高的溫差會導(dǎo)致內(nèi)外形成程度不同的熱脹冷縮，進而在混凝土表面形成拉應(yīng)力而造成降溫收縮，當此類拉應(yīng)力高出混凝土抗拉強度最大值時，混凝土表面便會形成溫度裂縫。

1.2 化學(xué)反應(yīng)裂縫。鋼筋銹蝕裂縫與堿骨料反應(yīng)裂縫是常見化學(xué)反應(yīng)裂縫形式，其形成原因為：混凝土澆筑過程中，因鋼筋層較薄或振搗不充分導(dǎo)致部分有害物質(zhì)混入混凝土，由此造成鋼筋銹蝕引發(fā)裂縫；混凝土拌合完成后其形成的堿性離子同部分活性骨料間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將混凝土環(huán)境中的水分吸收而導(dǎo)致混凝土體積增大，混凝土松軟膨脹，最終導(dǎo)致裂縫。

1.3 塑性收縮裂縫。塑性收縮是指在混凝土硬化前，因表面失水過快而形成的收縮裂縫。其可能形成的原因有：（1）粉砂與水泥含量過高，水灰比較大，模板與墊層間干燥容易吸水或拌合水中含有過多的鹽分雜質(zhì)等造成開裂；（2）混凝土澆筑完成后，因風(fēng)力和高溫條件的影響，構(gòu)件表面因遮蓋措施不當而導(dǎo)致表面失水過快逐漸變硬形成一層硬化膜，喪失流動性，而其內(nèi)部仍未達到初凝狀態(tài)；在表層到內(nèi)部未硬化的混凝土間，包含一系列硬化梯度層，硬化梯度層的存在使得內(nèi)部混凝土的繼續(xù)變形受到限制；最終造成毛細管中的負壓過大，混凝土體積收縮劇烈，當內(nèi)部變形應(yīng)力遠大于混凝土強度時并會造成開裂；雖然采用壓、抹、拍等保護措施可暫時性消除表面裂縫，但伴隨著時間的推移，表面裂縫會再次形成，且寬度與數(shù)量會急劇增加。

1.4 沉降裂縫。沉降裂縫大部分為貫穿性或深進裂縫，裂縫寬度與溫度變化關(guān)聯(lián)較少，當?shù)鼗冃乌呌诜€(wěn)定時，沉陷裂縫也會保證一定的穩(wěn)定狀態(tài)。其可能形成的原因有：在開展斜坡澆筑時，重力影響會導(dǎo)致混凝土不斷向底部流動，因而形成裂紋；模板強度較低，模板支撐的間隔距離過大或模板支撐底部緊固不牢都會造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫；回填土的密實度較低、浸水造成的地基松軟、構(gòu)件結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)均勻性較差等導(dǎo)致的不均勻沉降。

1.5 干縮裂縫。干縮裂縫是指因混凝土內(nèi)外水分的蒸發(fā)速率不同而造成混凝土內(nèi)外變形程度不同，由此形成的裂縫。其可能形成原因有：因過度振搗的混凝土表面會產(chǎn)生含水泥量較高的砂漿層，當此類混凝土構(gòu)件長時間露天堆放時，其表面濕度會迅速變化，最終造成干縮裂縫；混凝土硬化后未進行有效養(yǎng)護，使得混凝土表面水分蒸發(fā)過快，而其內(nèi)部只存在較小的濕度變化與體積收縮，混凝土表面收縮變形被內(nèi)部約束力限制，進而形成拉應(yīng)力，導(dǎo)致表面開裂。

2 建筑工程混凝土裂縫形成的主觀因素

2.1 施工與現(xiàn)場養(yǎng)護。（1）采用不恰當?shù)恼駬v方式導(dǎo)致的裂縫，振搗方式不合理會導(dǎo)致混凝土分層離析、表面浮漿，由此造成面層開裂，或混凝土砂漿過多流向底部，引發(fā)混凝土形成不均勻沉降而在結(jié)構(gòu)厚薄交接部位形成裂縫；如在混凝土振搗時振搗棒抽拔過快、過振、漏振等都會干擾混凝土的密實性與均勻性，最終形成裂縫；（2）施工不當引發(fā)裂縫，如模板拆除過早或拆除方式不當，造成混凝土強度不足，在施工荷載與自重影響下而形成裂縫；在澆筑與運輸混凝土的過程中出現(xiàn)較嚴重的離析，造成混凝土抗拉強度分布不均勻而導(dǎo)致裂縫；（3）混凝土養(yǎng)護不合理，當養(yǎng)護過晚時，因外界環(huán)境的影響使得混凝土表面水分蒸發(fā)較快，水泥缺少必須的水化水而出現(xiàn)劇烈收縮，從而引發(fā)裂縫，如在養(yǎng)護遮蓋時總在抹光結(jié)束完成后才開始覆蓋；當混凝土養(yǎng)護過早時則混凝土的膠結(jié)性能容易受到影響。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料。（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的主要表現(xiàn)有：構(gòu)造鋼筋的配筋數(shù)量較少、選擇的構(gòu)造鋼筋直徑過大而導(dǎo)致樓板、墻板等混凝土部位形成裂縫；在參數(shù)設(shè)計時意外對混凝土構(gòu)件增加了不必要的預(yù)應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力過高或受力偏心，由此造成裂縫；設(shè)計過程中對混凝土收縮變形特性考慮不足或使用了等級過高的混凝土，水泥使用量過大導(dǎo)致混凝土構(gòu)建收縮受到影響，由此造成混凝土裂縫。（2）材料：混凝土摻和料、外加劑等選用不當導(dǎo)致混凝土收縮過大；粗細骨料含泥量過大，集料顆粒級配不佳或間斷級配不合理；選用的水泥品種不當，如礦渣硅酸鹽水泥裂縫發(fā)生概率要比普通硅酸鹽水泥高，同時使用的水泥等級過高也會導(dǎo)致裂縫；骨料粒徑過細，針片含量過高，用水量和用灰量過大等增大混凝土的收縮量，由此形成裂縫。

2.3 混凝土構(gòu)件使用不合理。在混凝土正常使用過程中，可能受到各類因素影響而形成裂縫。如在使用中結(jié)構(gòu)實際荷載遠高于額定負載水平，荷載超負造成混凝土構(gòu)件裂縫破碎；人為粗放裝修與改造，任意拆除混凝土建筑承重墻或在承重墻上鑿洞開孔等導(dǎo)致混凝土裂縫。

3 結(jié)語

混凝土裂縫控制質(zhì)量將直接影響著建筑工程的整體質(zhì)量與使用壽命，因此，相關(guān)技術(shù)與施工人員應(yīng)加強有關(guān)混凝土裂縫成因的研究，總結(jié)混凝土裂縫形成規(guī)律及關(guān)鍵部位技術(shù)處理要點，以逐步提高混凝土裂縫控制與管理水平，提高混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻

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[2] 李躍彬.談建筑工程混凝土裂縫的成因與防治[J].科技致富向?qū)В?2011.

作者簡介：安廣英（1984.04- ），女，山東棗莊人，本科，棗莊市建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，研究方向：建筑施工。endprint