淺析建筑混凝土裂縫的成因及對策

李檬

[摘 要]大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運(yùn)行。本文分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理和原因，從各個環(huán)節(jié)提出了預(yù)防裂縫的綜合措施，以保證混凝土質(zhì)量，減少裂縫的發(fā)生。

[關(guān)鍵詞]混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；成因；防治措施

中圖分類號：TV354 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）03-0168-01

普通混凝土是由砂、水泥、石材用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相復(fù)合材料。澆筑混凝土?xí)r的泌水作用會引起收縮，硬化過程中由于水泥漿水化造成的化學(xué)干縮和收縮受到骨料的限制，會在不同層次的界面引起破壞。故裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)的一種材料特性，其是絕對性的，沒有裂縫是相對的。裂縫初期稱為微型裂縫，其對混凝土結(jié)構(gòu)不構(gòu)成危害，但是在受到溫度及外力的作用下，微型裂縫會不斷的連通、擴(kuò)展，最終形成對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害的宏觀裂縫，也就是我們常說的裂縫。

一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

大量研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的。以下主要對裂縫的種類及成因進(jìn)行論述。

產(chǎn)生裂縫的原因很多而且復(fù)雜，既有設(shè)計(jì)因素，又有使用不當(dāng)和施工質(zhì)量方面的問題。如何準(zhǔn)確地區(qū)分裂縫的種類及形成的原因，勢必需要全面地掌握相關(guān)的判斷方法，由現(xiàn)象推測到本質(zhì)，從產(chǎn)生的根源著手，才能正確而合理地進(jìn)行解決裂縫問題，處理好現(xiàn)場狀況。

1.溫度裂縫

在混凝土澆筑時，其環(huán)境溫度急劇變化，但其內(nèi)部溫度仍處于原狀態(tài)，故熱脹冷縮使混凝土產(chǎn)生收縮和膨脹，在其他約束的影響下，其內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土自身抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫一般出現(xiàn)于混凝土澆筑后的5至20天。

2.結(jié)構(gòu)平立面嚴(yán)重不規(guī)則引起的裂縫

出于藝術(shù)造型及功能需要，加上消費(fèi)群體對建筑樣式及美觀的不斷追求，產(chǎn)生了各種各樣的建筑平、立面，在住宅建筑方面形成了錯層、躍層及復(fù)式戶型，在公共建筑方面，下部大底盤上部急劇收進(jìn)的樣式，多塔樓高低相差懸殊的建筑也層出不窮。對結(jié)構(gòu)而言，這類建筑存在以下缺陷：①豎向剛度和質(zhì)量突變；②平面質(zhì)心和剛心嚴(yán)重偏離。從而在水平的風(fēng)荷載和地震作用下，在平面轉(zhuǎn)角部位、上下剛度或質(zhì)量突變的樓層樓面因應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫。

3.塑性裂縫

混凝土澆筑后，由于沒有及時覆蓋，受風(fēng)吹日曬等環(huán)境影響，表面水分蒸發(fā)速度過快，體積急劇收縮，而此時混凝土強(qiáng)度較低，從而產(chǎn)生塑性裂縫。一般出現(xiàn)在澆筑后4至6小時。

4.凍脹引起的裂縫

大氣氣溫下降到0℃以下，吸水飽和的混凝土?xí)l(fā)生凍脹現(xiàn)象，混凝土中的游離水結(jié)冰而體積增大9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水，在微觀結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)移和重分布致使引起滲透壓，造成混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。冬季施工時預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施，也可能發(fā)生沿管道的凍脹裂縫。

5.干縮裂縫

混凝土置于飽和空氣中因失水而引起體積收縮而產(chǎn)生變形，其表面產(chǎn)生干縮，而內(nèi)部混凝土干縮引起約束，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。在這種作用大于混凝土自身抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫一般出現(xiàn)于混凝土澆筑后的1至3天。

6.材料吊卸引起的裂縫

因施工速度要求，在樓面混凝土強(qiáng)度規(guī)定值未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，為了滿足工期要求，迅速向澆筑完24h左右的樓面堆加上一層施工時所需要的模板、鋼筋、施工設(shè)備，在大開間樓面大量堆放或者堆放不均勻，引起樓板開裂。

二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

裂縫控制原理是：非線性降溫降低與混凝土外約束和收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸，以確保抗裂安全度要求。控制混凝土裂縫，必須從混凝土產(chǎn)生裂縫的幾個主要原因入手，才能有效地將裂縫控制在允許范圍內(nèi)。一般分為設(shè)計(jì)階段和施工階段。設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)人員對鋼筋的品種、混凝土強(qiáng)度等級、規(guī)格等統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，有效進(jìn)行裂縫控制。施工階段采取降低水泥水化熱、加入外加劑改善混凝土性能、加強(qiáng)混凝土中的配筋率、設(shè)置施工縫或變形縫等措施來減少混凝土的收縮，防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫。

1.嚴(yán)格控制混凝土材料的選用

水泥應(yīng)先用水化熱較低的水泥，安全性不合格的水泥嚴(yán)禁使用。粗骨料宜選用表面粗糙，質(zhì)地堅(jiān)硬的石料?？障堵市?，級配良好，有害物質(zhì)及粘土含量不超規(guī)定，無堿性反應(yīng)。細(xì)骨料宜用空隙較小，顆粒較粗，含泥量較低的中沙。外摻料宜采用減水劑等外加劑，以降低用水量，改善混凝土工作性能，減小收縮。

2.合理設(shè)計(jì)施工配合比

合理設(shè)計(jì)配合比是有效控制和預(yù)防混凝土裂縫發(fā)生的基礎(chǔ)。應(yīng)根據(jù)工程所處條件，水灰比、對砂率、水泥用量及摻合料用量等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最優(yōu)方案。

1）選用中低水化熱水泥，可使水泥在拌和過程中水化熱釋放較小，顯著減少混凝土升溫，充分利用混凝土后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。

2）砂率的選擇?；炷恋母稍锸湛s隨砂率的增大而增大。由于砂率減小使粗骨料含量增大，在相同條件下混凝土的彈性模量較高，收縮量較小，而且由于粗骨料對收縮的約束作用，可減少開裂的可能。施工中盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料，在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

3）采用混凝土雙摻技術(shù)，即在混凝土中加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻入量一般為水泥用量的20%左右，摻入緩凝型減水劑，用量為水泥用量的1.0%左右。通過采用雙摻技術(shù)，減少水泥用量，降低水化熱并使混凝土在常溫下延長初凝時間。

3.模板工程要嚴(yán)格按照規(guī)格操作

模板構(gòu)造要合理，防止模板各構(gòu)件間的變形不同，而導(dǎo)致混凝土裂縫，模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載作用下，模板變形過大而造成開合，合理掌握拆模時機(jī)，拆模時間不能過早，應(yīng)保證早齡期混凝土不受損壞或造成開裂，但也不能太晚，不要錯過混凝土水化熱峰值，即不要錯過最佳養(yǎng)護(hù)時機(jī)。

4.加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收

基坑開挖后應(yīng)及時通知勘察及設(shè)計(jì)單位到場驗(yàn)收。對較復(fù)雜的地基，設(shè)計(jì)方在基坑開挖后應(yīng)要求補(bǔ)探，當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時，必須先對地基加固處理，并驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一步施工。開挖基槽時，要注意不擾動原狀結(jié)構(gòu)。合理安排施工順序，當(dāng)相鄰建筑物間距較近時，應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ)，以防止基坑開挖破壞已建基礎(chǔ)的地基。當(dāng)建筑物各部分荷載相差較大時，一般應(yīng)先施工重、高部分、后施工輕、低部分。

5.嚴(yán)格控制混凝土澆筑工藝

嚴(yán)格撐握水灰比，混凝土極限拉伸值隨水灰比增大而降低，并且混凝土強(qiáng)度降低，收縮增大。加強(qiáng)振搗，改善混凝土的密實(shí)性?；炷翝仓r要防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象，振搗應(yīng)均勻適度。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下，更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)澆水養(yǎng)護(hù)有困難，或者不能保證其充分濕潤時，應(yīng)及時采用覆蓋保溫材料等有效方法。

6.嚴(yán)格控制鋼筋的配置

鋼筋的配置要嚴(yán)格按圖紙要求施工。鋼筋的品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響，并經(jīng)過按要求的報(bào)批。鋼筋配置的位置要正確，符合圖紙要求，保護(hù)層過大或過小，都可能導(dǎo)致混凝土裂縫、開裂；鋼筋間距過大，容易引起鋼筋之間的混凝土開裂。

結(jié)語

混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)裂縫的不同特點(diǎn)采用不同的應(yīng)對控制措施從源頭上將裂縫的出現(xiàn)和危害降低到最小，后期使用中通過合理有效的處理方法將無法避免的裂縫彌補(bǔ)到不影響結(jié)構(gòu)安全和建筑美觀、使用的程度，以延長建筑的使用壽命，保證結(jié)構(gòu)安全可靠的正常使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 論大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用[J].段宗林，吳彪.中國住宅設(shè)施.2010（02）.

[2] 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因分析及防治措施[J].李國興.中國高新技術(shù)企業(yè).2010（09）.