混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防探討

次仁

摘要：在混凝土建筑結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是裂縫，只要在建筑工程中用到混凝土，那么裂縫就會出現(xiàn)。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，關(guān)于建筑工程技術(shù)也在不斷的提升。本文主要針對混凝土建筑建構(gòu)常見的裂縫原因做了簡單的闡述，并對此問題提出了自己的的一些預(yù)防措施，希望可以為建筑工程做一些有價值的參考。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫成因；預(yù)防

中圖分類號：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—212—02

前言

混凝土材料是一種脆性建材，加之?dāng)M建工程施工條件、施工管理以及人為因素的影響，難免會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問題。然而，絕大多數(shù)的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是在施工過程中出現(xiàn)的，而且?guī)в幸?guī)律性。

1混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因

1.1溫度

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時就會產(chǎn)生溫度變形，這會直接產(chǎn)生附加應(yīng)力，如果混凝土自身的抗拉強度低于這種應(yīng)力的時候，就很容易產(chǎn)生裂縫。在施工的中后期間大多會產(chǎn)生溫度裂縫，溫度變化對縫寬有直接的影響。尤其是大體積混凝土在進(jìn)行澆灌混凝土之后，會釋放出大量的水化熱，提高了其內(nèi)部的溫度，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大，表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，而混凝土早期抗拉強度又很低，因此出現(xiàn)裂縫。

1.2干縮

當(dāng)混凝土硬化的時候，其體積的變化會受到內(nèi)部干縮的影響，這也是干縮裂縫的形成原因。結(jié)構(gòu)表面的干縮裂縫比較細(xì)，縱橫交錯的走向缺乏規(guī)律性，一般情況下，在混凝土露天養(yǎng)護(hù)一段時間之后，容易在側(cè)面或表層出現(xiàn)。

1.3塑性收縮

塑性裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，形狀不規(guī)則且長短不一，這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆筑初期。塑性裂縫又稱龜裂，嚴(yán)格來說屬于上面所說的“干縮裂縫”。

1.4荷載

不同性質(zhì)的荷載作用在構(gòu)件上的時候，會產(chǎn)生形狀不同的裂縫，一般情況下來講，主拉應(yīng)力的方向與裂縫方向是正交的關(guān)系。在具體的施工過程中，會有諸多的因素影響結(jié)構(gòu)受載后所產(chǎn)生的裂縫，其裂縫常常出現(xiàn)在使用中和施工中，例如，當(dāng)采用不恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行脫?；蛘哌^早脫模的時候，構(gòu)件在運輸、堆放、甚至是在吊裝時的吊點位置和墊塊位置不恰當(dāng)?shù)臅r候，當(dāng)施工已經(jīng)嚴(yán)重超載，張拉預(yù)應(yīng)力值過大的時候，均可能產(chǎn)生荷載裂縫。

1.5沉降

當(dāng)建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到強迫變形，構(gòu)件之間產(chǎn)生斜拉和剪切作用，從而導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂。隨著不均勻沉降的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會進(jìn)一步擴大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。此外，因設(shè)計、材料、施工及使用等原因引起的裂縫，涉及的面很廣，內(nèi)容多，限于篇幅本文不作闡述。

1.6原材料影響

混凝土選用的砂、石、水泥、外加劑、摻合料等會對結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和擴展產(chǎn)生重大的影響，主要有：①混凝土開裂受到水泥等級高度、細(xì)度的影響非常大，等級越高的混凝土設(shè)計，其脆性也就越大，更容易發(fā)生開裂的問題。②骨料粒徑越細(xì)，混凝土用灰量、用水量增多，收縮量增大。③混凝土收縮的不斷增大，與含泥量過大的粗細(xì)集料有著密切的關(guān)系，如果粗細(xì)集料的級配不符合相關(guān)的規(guī)定，那么很容易造成混凝土收縮的問題，從而產(chǎn)生裂縫。④針對混凝土的摻合料、外加劑而言，不恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量和選擇，也會在一定程度上造成混凝土收縮的問題。⑤水泥品種不同，其收縮的程度也有較大的卻別，相較于普通的硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥收縮較大。

1.7施工影響

混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接成因。模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。在具體的施工過程中，鋼筋表面污染，過小或過大的混凝土保護(hù)層，在澆灌中都很有可能發(fā)生裂縫現(xiàn)象?；炷琉B(yǎng)護(hù)，尤其是早期養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量將直接關(guān)系到裂縫的程度，早期內(nèi)外溫差過大亦或者是表面干燥都有可能產(chǎn)生裂縫。

1.8設(shè)計影響

設(shè)計影響混凝土構(gòu)件開裂的因素有很多方面，常見的有：①設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中，構(gòu)造處理不當(dāng)；②設(shè)計中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫：③設(shè)計中對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫；④設(shè)計中采用的混凝土等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利；⑤設(shè)計中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形；⑥各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩貙?dǎo)致混凝土開裂。

2混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

2.1優(yōu)選原材料

施工過程中，水泥之間各物質(zhì)發(fā)生物理反應(yīng)，水泥水化熱造成混凝土內(nèi)部溫度升高。加上大體積混凝土面積大、體積厚、散熱困難，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。針對這種情況，要在施工過程中控制好水泥的使用量，選擇優(yōu)質(zhì)低水化熱水泥品種。例如復(fù)合水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等優(yōu)質(zhì)水泥，可以從根本上有效減少大體積混凝土出現(xiàn)裂縫情況。

2.2配合比設(shè)計

低用水量、低水泥量、低水灰比是比較科學(xué)可以的一種配合比設(shè)計。確保準(zhǔn)確的投料計量和攪拌時間；任何肆意增加水、水泥用量的做法都是明令禁止的行為。

2.3混凝土運輸

在混凝土運輸?shù)倪^程中，保證6r/min的車鼓運轉(zhuǎn)頻率，即便是到達(dá)工地之后，依然要保證其4-5min的高速運轉(zhuǎn)，其目的是在澆筑之前，保證混凝土混合均勻。

2.4鋼筋綁扎

施工中對鋼筋品種、級別、規(guī)格、數(shù)量等的改變，必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響。鋼筋綁扎位置要正確，保護(hù)層厚度要盡量準(zhǔn)確，不要超出規(guī)范及設(shè)計要求；保護(hù)層過大或過小都可能導(dǎo)致混凝土開裂：并且鋼筋表面應(yīng)潔凈。

2.5混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

在混凝土澆筑的過程中，應(yīng)該盡可能的避免離析現(xiàn)象的發(fā)生，適度、均勻、分層的振搗，施工縫不得隨意留置；溫度控制工作在大體積混凝土施工過程中需要引起格外重視，采取有效的保溫措施，保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不超過規(guī)定。混凝土早期養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量和時間需要格外重視，在風(fēng)速大、濕度低、氣溫高的條件下，及時的采取噴水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)條件不允許進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)、不能保證其充分濕潤的情況下，可以采取覆蓋保濕材料等方法。避免在雨中或大風(fēng)中等極端天氣條件下澆灌混凝土。對于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利?；炷翝矒v的溫度需要格外注意，在夏季的情況下，適宜采用低溫養(yǎng)護(hù)、低溫入模，必要時可以用冰塊來達(dá)到降溫的目的。

2.6模板支撐

合理的模板構(gòu)造可以在一定程度上阻止由于不同的模板變形而導(dǎo)致的混凝土裂縫，這就需要支架和模板有足夠的剛度，在施工荷載的作用下，可以有效的防止模板變形而產(chǎn)生的開裂。合理的超模時間也非常重要，不宜過早，盡可能的保證早齡期混凝土不開裂、不損壞；不宜過晚，混凝土水化熱峰值盡可能的不要錯過，這是最佳的養(yǎng)護(hù)時機。

2.7設(shè)計措施

（1）混凝土的配筋對混凝土收縮起一定的約束作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常忽略構(gòu)造鋼筋的重要性，因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。合理的配筋可有效避免構(gòu)造性裂縫的產(chǎn)生。

（2）建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡單，盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中，平面復(fù)雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。

（3）正確設(shè)置變形縫的過程中，要確定其構(gòu)造、寬度、位置的合理性，伸縮縫間距需要嚴(yán)格限制，除此之外更要嚴(yán)格控制諸如地基不均勻、體形復(fù)雜、沉降值大的建筑物，與其他結(jié)構(gòu)縫合并使用。

（4）合理的構(gòu)建配筋，適當(dāng)?shù)拈g距。斷面較大的梁應(yīng)設(shè)置腰筋；大跨度、較厚的現(xiàn)澆板，上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋；主梁在集中應(yīng)力處，宜增加附加橫向鋼筋；同時還應(yīng)重視樓板、墻板等薄壁構(gòu)件構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。

（5）減少地基的不均勻沉降，在基礎(chǔ)設(shè)計中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度，不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法，來調(diào)整地基的不均勻變形。

3混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理

在現(xiàn)實工程實踐中，裂縫是不可能避免的?；炷翗?gòu)件的裂縫大致分三類。第一類是很細(xì)小的裂縫，或者說是規(guī)范所允許范圍內(nèi)的裂縫這種裂縫一般不需要處理，第二類是超出規(guī)范允許范圍內(nèi)的，但并不影響結(jié)構(gòu)安全問題的裂縫。這種裂縫一般需處理才能滿足使用功能以及結(jié)構(gòu)耐久性等，第三類是裂縫較大，影響到結(jié)構(gòu)安全性的裂縫，這種裂縫的構(gòu)件往往需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理或拆除重建。

處理方法大致兩種，一是抹面處理，材料可為高強微膨脹砂漿，抗?jié)B聚合物砂漿或用環(huán)氧玻璃封閉；二是壓力灌漿法，材料可為水泥灌漿，水泥一水玻璃灌漿，環(huán)氧樹脂以及現(xiàn)在所應(yīng)用的一此化學(xué)聚合物等。

4結(jié)語

混凝土裂縫形成比較普遍，裂縫降低了建筑物抗?jié)B能力，致使鋼筋銹蝕，混凝土碳化，降低建筑物的安全性，影響建筑物整體使用。通過嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則操作，可以防患于未然，最大限度降低裂縫的出現(xiàn)概率，經(jīng)過對細(xì)小縫隙進(jìn)行修補，大大提高大面積混凝土施工質(zhì)量。