淺析混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施

鄧兵

【摘要】混凝土作為當(dāng)今用量最大的工程材料，雖然具有大量的優(yōu)點，但仍存在容易出現(xiàn)裂縫的問題。通過梳理混凝土裂縫的類型，并從設(shè)計構(gòu)造、材料、環(huán)境、施工、養(yǎng)護及使用等方面入手分析其產(chǎn)生的原因，針對不同原因淺析相應(yīng)的預(yù)防的措施，以減少裂縫的產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】混凝土? 裂縫? 成因? 預(yù)防措施

引言：混凝土是當(dāng)今世界上用量最大、用途最廣泛的工程材料。它在建筑工程中擁有大量其他建材無法替代的優(yōu)點，但混凝土的開裂缺點十分常見?；炷恋牧芽p，會使材料逐漸剝落導(dǎo)致其強度的下降，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，嚴(yán)重者甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)破壞和倒塌。而無論裂縫的修補還是混凝土的返工都將造成大量人、財、物的浪費和混凝土功能的降低。由于我國人多地廣，建筑產(chǎn)品需求量巨大，為了保證建筑產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，對建筑施工及設(shè)計行業(yè)來說，混凝土裂縫的預(yù)防是一個不容忽視的環(huán)節(jié)。

一、混凝土裂縫概述

（一）相關(guān)概念

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料，是目前我國用量最大的一種建筑材料。由于混凝土是一種非均質(zhì)的脆性材料，在溫度變化、受到荷載以及內(nèi)部碳化等情況下，其拉應(yīng)力大于自身抗拉強度，或者拉伸形變超過自身的形變限度時，將會產(chǎn)生裂縫。

（二）混凝土裂縫的類型

混凝土裂縫類型多，可以按不同條件對其進行分類。以下從4個方面對混凝土的裂縫類型進行分類，以便于分析各類型裂縫的成因，詳見表1。

（三）混凝土裂縫的危害

無論是在建筑物還構(gòu)筑物中，混凝土出現(xiàn)的裂縫都會造成嚴(yán)重的后果。輕微的表面裂縫雖對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響不大，但會影響混凝土結(jié)構(gòu)的美觀。如果出現(xiàn)在建筑物的圍護結(jié)構(gòu)，將會減弱該建筑的保溫隔熱性能，或者出現(xiàn)雨水滲透，影響建筑物的使用。嚴(yán)重的裂縫不僅影響混凝土的外觀和熱工性能，更將影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，使內(nèi)部的鋼筋等材料出現(xiàn)腐蝕，削弱混凝土的承載能力、耐久性能以及抗?jié)B能力等，對結(jié)構(gòu)的安全造成威脅，出現(xiàn)混凝土脫落或建筑物倒塌，以至于造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫所造成的危害主要分為三點：強度減弱、剛性減弱以及抗剪承載力減弱。

強度減弱指混凝土出現(xiàn)使鋼筋暴露于表面的裂縫，裸露的鋼筋易與外界的水和空氣等產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而逐漸銹蝕，使混凝土中配制的鋼筋的質(zhì)量下降，以至于影響建筑物與構(gòu)筑物的使用壽命。

剛性減弱指當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時，裂縫處出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不同程度位移的現(xiàn)象。若該類裂縫未采取措施及時修復(fù)，便會逐漸變寬，破壞結(jié)構(gòu)的整體性，降低結(jié)構(gòu)的剛性，使該混凝土結(jié)構(gòu)無法承受原設(shè)計計算的荷載。

抗剪承載力減弱指混凝土出現(xiàn)裂縫時，支撐抗剪的截面面積減小，使結(jié)構(gòu)的抗剪能力下降。隨著結(jié)構(gòu)抗剪能力的下降，結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)新的裂縫，如此惡性發(fā)展，嚴(yán)重的破壞結(jié)構(gòu)的抗剪承載能力和完整性。

二、混凝土裂縫的成因分析

（一）設(shè)計與構(gòu)造方面

隨著社會的發(fā)展，人們對建筑的功能和美觀要求越來越高，造成很多建筑外觀復(fù)雜多變，設(shè)計中部分伸縮縫以及后澆帶設(shè)置存在不合理容易產(chǎn)生裂縫;梁的設(shè)計中，追求大跨度或降低成本使混凝土結(jié)構(gòu)的受力截面偏小、樓板偏薄、節(jié)點不合理、構(gòu)件斷面突變和開洞留槽引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生應(yīng)力裂縫;樓板設(shè)計時將預(yù)埋線管集中布置，使樓板實際結(jié)構(gòu)厚度減薄，造成剛度不足而產(chǎn)生裂縫;部分混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋采用簡支計算，在支座處沒有匹配的負(fù)彎矩鋼筋;設(shè)計中對結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力估計不足，造成錨固端偏心、應(yīng)力過大等產(chǎn)生應(yīng)力裂縫;設(shè)計中未充分考慮混凝土的收縮變形，采用超標(biāo)的混凝土，使混凝土抗裂能力下降。

在處理混凝土構(gòu)造時，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如果沒有設(shè)置附加箍筋或附加吊筋;配筋間距大，配筋率小的混凝土結(jié)構(gòu)開裂較多，無筋混凝土比有筋混凝土開裂情況多;以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開裂。

（二）材料與環(huán)境方面

水泥、沙和石等混凝土的原材料質(zhì)量差是造成混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的重要原因;另外，混凝土配合比不符合標(biāo)準(zhǔn)，將造成混凝土強度和土坍落度等不達標(biāo)，也會導(dǎo)致混凝土開裂;部分商品混凝土由于攪拌、運輸時間過長，蒸發(fā)過多水分，使混凝土塌落度降低，也容易出現(xiàn)裂縫;還有，混凝土內(nèi)部的堿性離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時吸收周圍水份，并且釋放熱量，造成混凝土酥松以及膨脹開裂;含有鋼筋的混凝土還會受二氧化碳、氯離子和硫酸鹽等侵蝕，使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，導(dǎo)致混凝土沿鋼筋軸向出現(xiàn)裂縫。

環(huán)境溫度和相對濕度等外部環(huán)境因素也是混凝土出現(xiàn)裂縫的原因。大部分混凝土在空氣中硬結(jié)，當(dāng)濕度發(fā)生變化時，體積將收縮，從而形成干縮裂縫;如果環(huán)境溫度頻繁變化，混凝土承受大量溫度應(yīng)力，也將產(chǎn)生裂痕。

（三）施工與養(yǎng)護方面

施工中漏振、振搗不密實是混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因;混凝土過振使混凝土中的水泥與骨料上下分離，內(nèi)部不均勻，從而產(chǎn)生干縮裂縫;若混凝土澆筑過快，其流動性降低，硬化后沉降過大，易在澆筑后快速出現(xiàn)裂縫;為趕工期拆模過早，或拆模時對未完全硬化的部位產(chǎn)生過大震動，也容易出現(xiàn)裂縫;當(dāng)混凝土采取分層和分段澆筑時，新舊混凝土和施工縫之間易出現(xiàn)裂縫。

若養(yǎng)護初期時混凝土急劇干燥，其與大氣接觸的表面常出現(xiàn)不規(guī)則的干縮裂縫;另外養(yǎng)護期間，施工隊為趕工期，沒有達到養(yǎng)護時間就大量地往混凝土結(jié)構(gòu)上放建材或者上人操作時間過早，結(jié)構(gòu)承受過多荷載將容易產(chǎn)生裂縫。

（四）使用及其他方面

在使用過程中，地基的不均勻沉降與混凝土的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力共同作用下出現(xiàn)沉陷裂縫。另外，我國是地震多發(fā)國，混凝土構(gòu)件受到地震荷載使，將會出現(xiàn)不同程度的破壞，出現(xiàn)大量裂縫，這類裂縫復(fù)雜，出現(xiàn)部位多，大多不可修復(fù)。如果使用期間混凝土構(gòu)件承受重物沖擊或過大荷載，也會產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫。還有，很多建筑使用后，會面臨改造的需求，如果對原結(jié)構(gòu)情況不了解，改造時可能產(chǎn)生新的裂縫。

三、混凝土裂縫的預(yù)防措施

（一）設(shè)計與構(gòu)造方面

在建筑設(shè)計中應(yīng)盡量使外觀規(guī)則，在外觀上變化較大的地方，其配筋應(yīng)適當(dāng)加強。當(dāng)設(shè)計的混凝土構(gòu)件中的預(yù)埋線管較多時，可適當(dāng)將構(gòu)件加厚，用鋼筋網(wǎng)拉結(jié)保護，并適當(dāng)將管線分散布置。對于受溫濕度變化的影響大的部位，應(yīng)采用多向配筋，增強拉結(jié)作用。在選擇配筋時，宜采用熱軋帶肋鋼筋，增強鋼筋與混凝土抓握能力。另外，當(dāng)混凝土構(gòu)件整體長度過長或變化復(fù)雜時，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范設(shè)置伸縮縫和后澆帶。

（二）材料與環(huán)境方面

在選用混凝土原料時，應(yīng)使用相對應(yīng)的合格產(chǎn)品，不要使用過期的水泥，以造成混凝土不達標(biāo)而出現(xiàn)裂縫。按照需求采用相應(yīng)的配合比添加原料，避免堿性原料過多產(chǎn)生大量水化熱?？刂乒橇系臏囟?，避免過高溫差形成溫度縫。按使用要求在混凝土中摻加引氣劑、緩凝劑、礦物摻合料和纖維等，能夠減小內(nèi)部的密度差，使混凝土密度均勻，提高混凝土的流動性，并增加粘度，從而減少裂縫的產(chǎn)生。另外，盡量避免在嚴(yán)寒或干燥的環(huán)境下配制配制混凝土，否則容易形成干縮裂縫。

（三）施工與養(yǎng)護方面

在對于垂直結(jié)構(gòu)的混凝土分層澆筑時，應(yīng)控制其澆筑速度，且根據(jù)澆筑的現(xiàn)狀及時加固模板，防止裂縫的產(chǎn)生。澆搗時，要控制振搗時間，避免過振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡，減少塑性裂縫和干縮裂縫的產(chǎn)生。混凝土澆筑后，在混凝土強度未達到拆模強度要求的前提下，不能過早拆除支撐底模板，使混凝土結(jié)構(gòu)過早承受荷載，導(dǎo)致混凝土在受拉部位出現(xiàn)應(yīng)力裂縫。

對混凝土的養(yǎng)護不能只是澆水，應(yīng)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式和環(huán)境采取不同的養(yǎng)護方法。常溫施工的普通混凝土結(jié)構(gòu)一般采取保濕養(yǎng)護，而嚴(yán)寒條件下施工的混凝土則應(yīng)采取保溫養(yǎng)護。將混凝土表面覆蓋薄膜或濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。另外養(yǎng)護期間，不能承受過多荷載，應(yīng)等混凝土硬化后達到相應(yīng)的承載能力后再進行下一步的施工。

（四）其他方面

周邊工程建設(shè)時應(yīng)考慮原有建筑的情況，不破壞原有建筑地基，減少地基不均勻沉降出現(xiàn)沉陷裂縫。在使用期間避免混凝土構(gòu)件承受重物沖擊或過大荷載，而產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫。舊建筑在改造時，應(yīng)充分了解原結(jié)構(gòu)情況，進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免改造時產(chǎn)生新的裂縫。

四、結(jié)語

綜上可知，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多，裂縫的類型也多種多樣。要有效控制混凝土裂縫，就要充分了解混凝土裂縫產(chǎn)生的原因。從設(shè)計和構(gòu)造，材料與環(huán)境，施工到養(yǎng)護，以及后期的使用等多方面進行分析，針對各種原因采取適當(dāng)?shù)拇胧?，預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，并減少因為混凝土裂縫帶來的人身和財產(chǎn)損失。

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