試析混凝土裂縫的成因及防治

萬(wàn)永利

1 裂縫產(chǎn)生原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件往往是帶裂縫工作的。裂縫發(fā)展會(huì)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力、耐久性和抗?jié)B能力降低，同時(shí)會(huì)使建筑物的外觀變差，建筑物的使用壽命降低，甚至嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅到人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。從多方面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，很多工程混凝土的質(zhì)量事故都是由于混凝土裂縫的發(fā)展所致。我們必須要采取有效控制的措施，將其混凝土裂縫的發(fā)展造成危害程度嚴(yán)格控制在規(guī)范范圍之內(nèi)，保證建筑物對(duì)人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多樣的，主要是溫度和濕度的變化、原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)）、模板及支承變形等。概括起來(lái)，一種是非荷載作用變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷、化學(xué)作用等原因引起的裂縫；另一種是荷載作用引起的裂縫；再者是施工不當(dāng)引起的裂縫，如配合比控制及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起裂縫等等。

（一）非荷載作用引起的裂縫

混凝土的收縮。混凝土在硬化過(guò)程中，由于水分蒸發(fā)、體積逐漸縮小而產(chǎn)生收縮。根據(jù)力學(xué)分析，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到支座的約束，當(dāng)其收縮所引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束應(yīng)力超過(guò)一定程度時(shí)，必然引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂。

力學(xué)形變及溫度應(yīng)力裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面，由于水泥的水化將產(chǎn)生并釋放大量的水化熱，造成混凝土構(gòu)件內(nèi)外部溫差較大，膨脹不一致，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土抗應(yīng)力時(shí)便產(chǎn)生的裂縫。溫度變化較大的地區(qū)。溫度裂縫通常無(wú)規(guī)律，大面積構(gòu)件裂縫常縱橫交錯(cuò)，受溫度變化影響明顯，裂縫冬寬夏窄。

（二）荷載作用引起的裂縫

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，在使用荷載的作用下，截面的混凝土拉應(yīng)變是大于混凝土極限拉伸值，作用于截面上的彎矩、剪力、軸向拉力及扭矩等荷載效應(yīng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，這種情況下結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作，是設(shè)計(jì)允許的；由于基礎(chǔ)不均勻沉降，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫，也屬于荷載作用引起的的裂縫，這種裂縫大多是由于地勘不準(zhǔn)確或施工控制不到位造成的，是不允許發(fā)生；由于在施工中過(guò)早對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，迫使混凝土產(chǎn)生裂縫，這是可以避免的；混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用過(guò)程中，超過(guò)設(shè)計(jì)的允許最大荷載，導(dǎo)致混凝土裂縫。這種破壞性裂縫是不允許的。

（三）施工操作不當(dāng)引起的裂縫

混凝土過(guò)早拆模，或者混凝土未達(dá)到終凝時(shí)間承受荷載等都可直接造成混凝土裂縫；在施工中板的上層鋼筋一般較細(xì)，在交叉作業(yè)中，施工人員不采取措施對(duì)上層鋼筋踩踏，使鋼筋彎曲變形、下沉，保護(hù)層過(guò)大，導(dǎo)致板面裂縫；在施工中混凝土水灰比過(guò)大，多余的水形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，減少混凝土實(shí)際有效斷面，在荷載作用下，使空隙周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致板面裂縫；混凝土砂石含泥量超標(biāo)或級(jí)配差，會(huì)使混凝土產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫或側(cè)面裂縫，混凝土組成材料質(zhì)量不合格，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。

2 裂縫的預(yù)防控制

（一）從施工過(guò)程進(jìn)行控制和預(yù)防

加強(qiáng)控制混凝土施工配合比，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，嚴(yán)格選擇砂石級(jí)配，減少混凝土孔隙率及收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)度；加強(qiáng)混凝土澆搗和養(yǎng)護(hù)，使混凝土在硬化過(guò)程中及時(shí)補(bǔ)償有效控制裂縫。在裂縫容易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋區(qū)域采取措施，避免上層鋼筋踩踏變形，導(dǎo)致板面裂縫；避免混凝土在零強(qiáng)度下沖擊振動(dòng)，防止樓板裂縫。

混凝土裂縫的預(yù)防，在模板工程中其構(gòu)造要合理、模板及支架要有足夠的剛度，以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫；在混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析現(xiàn)象，振搗應(yīng)均勻、適度；在混凝土的養(yǎng)護(hù)中適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

（二）從混凝土自身應(yīng)力的角度對(duì)溫度裂縫的進(jìn)行控制和預(yù)防

混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越大。防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差，從而減小混凝土因水泥水化產(chǎn)生溫度應(yīng)力造成的混凝土裂縫。

（三）對(duì)混凝土的干縮裂縫進(jìn)行有效控制和預(yù)防

合理選擇水泥品種。水泥水化熱越大，混凝土的干縮收縮越大，從減少收縮的角度出發(fā)，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥；控制水泥用量，混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，在滿足強(qiáng)度等級(jí)的前提下降低水泥用量；控制用水量及水灰比的把握，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大，水灰比越大，干燥收縮越大，嚴(yán)格控制用水量及降低水灰比，從而減少干縮裂縫目的；控制最佳砂率，混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大；控制混凝土外加劑使用，在選用外加劑時(shí)選用干燥收縮小的外加劑；正確選擇養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法，保證混凝土因表面干燥過(guò)快，產(chǎn)生較大的收縮，導(dǎo)致產(chǎn)生拉應(yīng)力而開(kāi)裂。

3 對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)

非強(qiáng)度原因而造成現(xiàn)澆混凝土裂縫處理措施有化學(xué)灌漿法，其方法為采取環(huán)氧類的化學(xué)漿液或水泥漿液對(duì)裂縫進(jìn)行灌注填充，既提高了結(jié)構(gòu)的整體性，又能有效阻止鋼筋的進(jìn)一步銹蝕；迭合層法，對(duì)原有混凝土樓面鑿毛清理，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，重新澆筑一層細(xì)石混凝土整澆層，從力學(xué)角度來(lái)提高樓板的剛度和整體抗變形性能；整體處理法，通過(guò)增設(shè)構(gòu)件、改變傳力途徑、地基處理、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等整體方法提高現(xiàn)澆樓板的抗裂性能，針對(duì)已出現(xiàn)的裂縫，視具體情況對(duì)其采取封堵或約束的方案。

4 結(jié)語(yǔ)

在工程中，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)特別是板面的裂縫現(xiàn)象是不可避免的，要求我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)施工中要盡量做到科學(xué)合理，采取有效的措施是能夠減少裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生的；對(duì)于施工中已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，在分析其發(fā)生的原因后，進(jìn)行科學(xué)的處理和加固補(bǔ)強(qiáng)措施，使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足正常使用條件下的安全性和耐久性要求。