混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施探析

王 一 蔣芝桂

（貴陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司 貴州貴陽(yáng) 550081）

混凝土在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用十分廣泛，混凝土結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展，有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論在不斷更新、完善。新的建筑材料，新的設(shè)計(jì)理念以及新的建筑工藝也在不斷出現(xiàn)?；炷磷鳛榻ㄖY(jié)構(gòu)不可或缺的原材料，對(duì)其內(nèi)部成分組成、力學(xué)特性、抗老化性能的研究是十分必要的。混凝土自身的結(jié)構(gòu)成分導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫是不可避免的，建筑裂縫影響建筑的外觀，更會(huì)導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)的受力分布發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致一些不可預(yù)知的后果，因此對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因進(jìn)行分析并對(duì)其進(jìn)行控制是十分有必要的。

1 裂縫形成的原因分析

1.1 裂縫產(chǎn)生的基本理論闡述

混凝土是水泥與骨料的混合物，其受力特性是擁有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度較低，通常只有抗壓強(qiáng)度的1/10左右，任何顯著的拉彎作用都會(huì)使其微觀晶格結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和分離從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用在混凝土中加入鋼筋與之共同工作，由鋼筋承擔(dān)其中的拉力，混凝土承擔(dān)壓應(yīng)力，與鋼筋相比，混凝土的延展性比較差，屬于脆性材料，這就導(dǎo)致其在比較小的變形情況下就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。另外，現(xiàn)代試驗(yàn)研究設(shè)備（如X光成像設(shè)備、超聲儀等）已完全證實(shí)了在尚未受荷的混凝土結(jié)構(gòu)中存在肉眼不可見(jiàn)的微觀裂縫，可以認(rèn)為，混凝土結(jié)構(gòu)存在裂縫是絕對(duì)的，無(wú)裂縫是相對(duì)的，所謂結(jié)構(gòu)的抗裂只是把裂縫控制在一定的合理范圍而已。

1.2 混凝土選材原因

高強(qiáng)度等級(jí)混凝土有利于減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，但提升混凝土強(qiáng)度的方法是增加單方水泥用量、減低水灰比和應(yīng)用高標(biāo)號(hào)水泥，但這有可能導(dǎo)致水泥水化熱升高和混凝土收縮變形加大，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂發(fā)生。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不同的受力構(gòu)件應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)不同的混凝土，比如柱、墻應(yīng)采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，梁、板可以采用中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土。若梁、板都采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，則可能因樓蓋平面尺寸較大而產(chǎn)生收縮裂縫；反之，若梁柱和樓板都采用中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，則可能會(huì)導(dǎo)致在比較大的載荷作用下產(chǎn)生裂縫。

1.3 溫度變化原因

溫度的變化會(huì)導(dǎo)致物體產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，混凝土也不例外，在環(huán)境溫度的變化下，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)了拉應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土內(nèi)部材料的結(jié)合力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，因此，在建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，若未能考慮實(shí)際情況，一些保溫、隔熱或者伸縮縫設(shè)置不合理，就會(huì)導(dǎo)致在溫度變化下產(chǎn)生裂縫。

1.4 施工方面原因

施工方面導(dǎo)致的裂縫有幾點(diǎn)原因：①在實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員的自身專(zhuān)業(yè)素質(zhì)不足，在進(jìn)行模板安裝捆扎時(shí)，沒(méi)有按照規(guī)章制度進(jìn)行操作，導(dǎo)致模板沒(méi)有安裝到相應(yīng)位置或者支撐模板的構(gòu)件剛度不足，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；②鋼筋在混凝土中分布的位置不合理，導(dǎo)致鋼筋不能發(fā)揮最大作用，而導(dǎo)致開(kāi)裂發(fā)生；③混凝土在硬化之前承受較大載荷發(fā)生沉降或者施工單位為了趕工期，模板拆除過(guò)早，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂發(fā)生。以上三種開(kāi)裂都會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的載荷分布產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響工程質(zhì)量。

1.5 設(shè)計(jì)方面原因

在建筑結(jié)構(gòu)整體的載荷計(jì)算中，由于計(jì)算的疏忽，設(shè)計(jì)載荷預(yù)留安全系數(shù)不夠，使得一些結(jié)構(gòu)部件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中產(chǎn)生裂縫；在裝修過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生附加載荷，如果在前期計(jì)算中，未能將裝修載荷充分考慮進(jìn)去，也會(huì)在后期的裝修過(guò)程中產(chǎn)生裂縫；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，將剛度差異較大的部分設(shè)計(jì)在一起，在相同載荷作用下，剛度較小的部位變形大，剛度較大的部位變形較小，從而導(dǎo)致在二者連接區(qū)域產(chǎn)生裂縫。比如框支梁、預(yù)應(yīng)力梁等高度或跨度較大的梁變形比較大，會(huì)導(dǎo)致側(cè)邊樓板變形從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2 裂縫控制措施

通過(guò)前述對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)各類(lèi)裂縫成因的分析可見(jiàn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制，主要應(yīng)從建筑材料選擇、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建筑施工三個(gè)方面采取相應(yīng)的措施。

2.1 強(qiáng)化監(jiān)督管理

一些廠家出廠的原材料達(dá)不到相關(guān)要求，比如水泥牌號(hào)與實(shí)際不符、鋼筋抗拉強(qiáng)度、直徑低于標(biāo)準(zhǔn)值。有些施工單位為了節(jié)約成本，往往采購(gòu)比較便宜的原材料，這會(huì)導(dǎo)致原材料的整體性能比較低。有些質(zhì)檢人員責(zé)任意識(shí)淡薄，對(duì)同一牌號(hào)、同一批次的原材料檢測(cè)合格后，對(duì)同一牌號(hào)、另一批次的原材料便不進(jìn)行檢測(cè)，這也會(huì)到導(dǎo)致一些不合格的材料進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致最終建筑質(zhì)量不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此，在建筑初始階段就應(yīng)該對(duì)原材料嚴(yán)格把控，提升質(zhì)檢人員自身素質(zhì)與能力，還應(yīng)按照相關(guān)流程對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)、施工進(jìn)度進(jìn)行控制，最終達(dá)到提升建筑質(zhì)量的目的。

2.2 對(duì)建筑物施工過(guò)程進(jìn)行把控

明確混凝土的澆筑方法、澆筑次序，以及澆筑過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，由于澆筑過(guò)程的復(fù)雜性，因此需要建筑人員需要有較高的職業(yè)素質(zhì)。與此同時(shí)，由于鋼筋的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，跨度比較大，可能會(huì)產(chǎn)生比較大的位移，因此將鋼筋位置控制在合理范圍之內(nèi)也是十分重要的。另一方面，應(yīng)根據(jù)混凝土材料與周邊環(huán)境溫度等確定保養(yǎng)時(shí)間，在澆筑完成后立即進(jìn)行合理的混凝土的保溫、保濕處理，并定期進(jìn)行測(cè)量，防止裂紋產(chǎn)生。

2.3 合理設(shè)置伸縮縫

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將整體建筑結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)獨(dú)立的變形單元，在各單元之間設(shè)置沉降縫、伸縮縫等，能夠解決基礎(chǔ)不均勻沉降以及由于環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力問(wèn)題。但是，有些時(shí)候伸縮縫或者沉降縫的設(shè)置是以犧牲建筑的使用功能為代價(jià)的，如果建筑的使用功能必須緊密的聯(lián)系在一起，便不能設(shè)置伸縮縫。

2.4 對(duì)建筑物設(shè)置后澆帶

后澆帶，應(yīng)用于變形縫不能設(shè)置時(shí)，主要為了適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)沉降、環(huán)境溫度改變而帶來(lái)的混凝土收縮，在基礎(chǔ)底板、梁墻等位置預(yù)先設(shè)置施工縫，經(jīng)過(guò)若干時(shí)間后再進(jìn)行澆筑，將建筑結(jié)構(gòu)連接為整體。需要注意的是，為防止前后澆筑的混凝土之間出現(xiàn)裂縫，后澆帶的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要比基礎(chǔ)構(gòu)建的強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)，而且應(yīng)選擇溫度較低時(shí)進(jìn)行澆筑。由于后澆帶是二次澆筑，其支撐部件的留存時(shí)間要延后一些，這會(huì)對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)的施工通道及作業(yè)空間造成一些影響，同時(shí)也會(huì)造成總工期延后。

2.5 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置膨脹混凝土加強(qiáng)帶

膨脹混凝土加強(qiáng)帶，主要是在其內(nèi)部增加膨脹劑，使膨脹劑與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使混凝土發(fā)生膨脹，其強(qiáng)度高于澆筑混凝土一個(gè)等級(jí)，設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的位置，位于建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向的中間位置。工程實(shí)踐表明，膨脹混凝土加強(qiáng)帶，可以不間斷施工，超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)都可以做到不留縫隙不開(kāi)裂，消除了分縫處理引發(fā)的麻煩，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，提升了效益。膨脹加強(qiáng)帶不足之處在于與后澆帶相比，其對(duì)于混凝土收縮變形的控制效果較差。另外，膨脹加強(qiáng)帶無(wú)法替代后澆帶進(jìn)行建筑的沉降差異控制。

2.6 合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，增加混凝土結(jié)構(gòu)抗裂構(gòu)造

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)較為規(guī)則的平面，減少樓面之間發(fā)生結(jié)構(gòu)突變；在有開(kāi)口或者凹口等削弱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的位置，應(yīng)適當(dāng)增加配筋；在承受載荷較大，易產(chǎn)生較大變形的位置，增加加強(qiáng)筋，提高抗拉強(qiáng)度，減少裂紋；在同等配筋重量下，小直徑配筋比大直徑配筋更能預(yù)防混凝土開(kāi)裂的發(fā)生。此外對(duì)于容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，應(yīng)加進(jìn)行加固處理，防止裂紋產(chǎn)生。

2.7 采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

預(yù)應(yīng)力指的是為了改善結(jié)構(gòu)的載荷分布，預(yù)先給結(jié)構(gòu)施加壓應(yīng)力，用以抵消結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力，減少結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力技術(shù)，對(duì)于預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂起著重要的作用。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)鋼筋進(jìn)行拉伸來(lái)產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，用以消除由于環(huán)境溫度的改變導(dǎo)致混凝土收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，預(yù)防裂縫出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因多種多樣，人為因素導(dǎo)致的開(kāi)裂是可以避免的，由于混凝土材料的基本屬性或者環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的開(kāi)裂有些是無(wú)法避免的。控制混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的方法也有很多種，但選擇一種既經(jīng)濟(jì)又能很好的解決開(kāi)裂的方法是至關(guān)重要的，這就需要我們?cè)诠ぷ髦凶⒅乩碚撆c實(shí)踐相結(jié)合，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)期探索，使裂縫控制的理論和技術(shù)日臻完善，從而設(shè)計(jì)、建造出更多優(yōu)良的建筑。

[1]馬倩.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（09）：107.

[2]程鴻超.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016（18）：23～24+27.

[3]劉璇璇.從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)現(xiàn)澆混凝土裂縫有效控制措施探討[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2015（08）：47.