非荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防治措施

童達(dá)武

摘 要： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鋼筋混凝土的規(guī)模日趨增大、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、材料日趨高強(qiáng)化，工程施工領(lǐng)域的超長、超厚、超寬和高強(qiáng)大體積混凝土不斷增加，隨之而來的是面對上述結(jié)構(gòu)如何提高混凝土的耐久性和使用年限的問題，而耐久性的基礎(chǔ)是對混凝土有害裂縫的控制?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，是目前較難克服的質(zhì)量通病之一，當(dāng)裂縫發(fā)生后，往往會引起投訴、糾紛，以及索賠等?；炷亮芽p按照受力情況可以分為荷載作用下產(chǎn)生的裂縫和非荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。荷載作用下產(chǎn)生的裂縫比較復(fù)雜，本文僅對非荷載作用下產(chǎn)生的裂縫做一些分析。混凝土在非荷載作用下裂縫產(chǎn)生的原因是：混凝土變形受到約束而產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞： 鋼筋;混凝土;結(jié)構(gòu);裂縫;原因;防治措施

【中圖分類號】TB657 ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0122-02

混凝土裂縫將對結(jié)構(gòu)的承載力，防火性、抗?jié)B性、鋼筋抗銹蝕性、抗化學(xué)侵蝕性等耐久性能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，影響結(jié)構(gòu)承載力和使用安全性。樓板產(chǎn)生裂縫，除了影響結(jié)構(gòu)安全性外，對使用者所帶來的最直接的問題是滲漏水的危害，尤其是在沒有做防水的房間表現(xiàn)突出，嚴(yán)重影響房屋的使用功能。本文針對施工過程中常見的裂縫成因進(jìn)行分析，希望對施工過程中的裂縫控制起到借鑒作用。

1 混凝土樓板裂縫的危害

混凝土是多組分復(fù)合材料，在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形。由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成骨料與水泥粘結(jié)面或水泥本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微細(xì)裂縫，我們一般稱微裂。這種微細(xì)裂縫的分布是不規(guī)則的，互不連貫，但在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫度變化及養(yǎng)護(hù)不到位失水干縮的情況下，裂縫開始擴(kuò)展，并逐漸互相連通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見裂縫，成為宏觀裂縫，嚴(yán)重的就形成了樓板上下貫通縫，這就成為有害裂縫。影響結(jié)構(gòu)的承載力和使用安全性。

2 裂縫產(chǎn)生的主要原因

2.1 材料原因（外加劑、骨料、配合比）

2.1.1 由于激烈的市場競爭，導(dǎo)致商品混凝土廠商以采用大粉煤灰摻量，低價(jià)位、低性能的混凝土外摻劑，以及細(xì)度模數(shù)低、含泥量較高的中細(xì)砂作為降低價(jià)格和成本的主要競爭手段。調(diào)整后的混凝土配合比初期強(qiáng)度增長緩慢，但28天能夠滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，而混凝土3天后干縮進(jìn)入高峰值，因此不能抵抗早期的混凝土伸縮裂縫。

2.1.2 商品混凝土廠為了方便機(jī)械泵送施工，加大水用量，使混凝土坍落度過大，產(chǎn)生終凝收縮裂縫。

2.1.3 在拌制混凝土?xí)r，為了控制最大用水量，加入了超量的減水劑或劣質(zhì)的減水劑，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.1.4 粗骨料的用量大，針片狀石子含量高，造成混凝土孔隙多，同時(shí)，細(xì)骨料砂子的粒徑及含泥量超標(biāo)，夏季砂石料溫度偏高，使出罐的混凝土質(zhì)量得不到保證，從而使現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫。

2.1.5 目前采用的商品混凝土，為了保證商品混凝土的流動性能，混凝土配合比不當(dāng)、坍落度較大，水灰比也較大，造成混凝土分層離析，上部出現(xiàn)富水泥漿層，收縮大，引起樓板面的不規(guī)則裂縫。

2.1.6 粗骨料用量減少和粒徑減小。為了保證混凝土的可泵性，工程中一般選用較小粒徑的粗骨料，或減少粗骨料的用量。粗骨料的用量的減少和粗骨料粒徑的減小，會使混凝土的體積穩(wěn)定性下降，不穩(wěn)定性變大，從而增大了混凝土收縮。

2.1.7 對于大體積混凝土施工而言，由于水化反應(yīng)的放熱量較大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫升較高，加之近年來水泥的細(xì)度、早期強(qiáng)度的提高，使水化放熱速率加快，熱量集中，已經(jīng)超過有些品種的膨脹劑規(guī)定的使用溫度。因此大體積混凝土應(yīng)謹(jǐn)慎使用膨脹劑，同時(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作。

2.2 施工原因（施工不規(guī)范、構(gòu)造措施不到位）

2.2.1 施工過程中，由于鋼筋配置不符合要求，鋼筋間距偏大和樓板厚度不符合設(shè)計(jì)要求，使樓板剛度減弱，拉壓承載能力都不足，導(dǎo)致樓板過大變形而產(chǎn)生裂縫。嚴(yán)重時(shí)，由于施工中擅自減小配筋量，則會引起構(gòu)件的安全問題。

2.2.2 由于支撐的剛度不足或梁板支撐剛度差異較大，在荷載作用下變形沉陷，施工期間的過度震動使支撐剛度變異部位多次瞬間相對位移以及過早拆模等等都可能使混凝土在發(fā)展足夠強(qiáng)度以支撐其自身重量之前產(chǎn)生裂縫。

2.2.3 負(fù)彎矩鋼筋沒有通長配置，裂縫往往會出現(xiàn)在負(fù)彎矩鋼筋的端部，沿板邊緣近似成直線發(fā)展。找平層過厚，在溫度和收縮變形作用下，樓板容易產(chǎn)生表面裂縫。

2.2.4 在現(xiàn)澆樓板中大多采用PVC管作為預(yù)埋穿線管，因這種材料表面光滑，彈性較大，直徑較大，與混凝土結(jié)合差，在樓板中形成薄弱層。并且在混凝土澆搗時(shí)，容易引起PVC管上移或下沉，使得板頂或板底保護(hù)層變薄，從而使樓板出現(xiàn)沿穿管線走向的裂縫。

2.2.5 鋼筋保護(hù)層過厚，導(dǎo)致樓板有效高度減少，鋼筋應(yīng)力得不到發(fā)揮而使樓板產(chǎn)生裂縫。另外，板底鋼筋保護(hù)層墊塊設(shè)置不當(dāng)或過少，也容易使板底出現(xiàn)裂縫。

2.2.6 施工澆注混凝土?xí)r未鋪設(shè)架板，施工人員在鋼筋上踩踏，樓板負(fù)筋下移，致使上層鋼筋的保護(hù)層厚度偏大，使得樓板支座處邊沿板頂產(chǎn)生裂縫。

2.2.7 混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，樓板混凝土實(shí)際強(qiáng)度等級低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土受壓不足開裂。

2.2.8 施工時(shí)為了趕工期，加快模板周轉(zhuǎn)，拆模過早，或在樓板上過早、過重地堆放材料，使混凝土早期受力而導(dǎo)致樓板開裂。

2.2.9 后澆帶處未設(shè)置獨(dú)立支撐體系，先拆后回頂，造成局部貫通裂縫。

2.2.10 在混凝土澆搗過程中或施工荷載作用下，如果模板支撐變形較大，使得樓板在混凝土硬化前，產(chǎn)生初始塑性裂縫。這種裂縫在拆模后會受到干縮、溫度變化等因素的影響而逐漸開展。

2.2.11 泵送混凝土具有較大的粘聚性和流動性，現(xiàn)澆樓板的塑性裂縫問題比普通混凝土更為突出。

2.2.12 施工過程中，若混凝土澆搗不密實(shí)、不均勻、漏振、過振，會引起沿鋼筋走向或與構(gòu)件形狀有關(guān)的塑性沉降裂縫。這種裂縫一般多發(fā)生在混凝土澆筑后半個(gè)小時(shí)到3小時(shí)之間。

3 裂縫的防治措施

3.1 合理選取原材料

3.3.1 作為施工單位在訂購商品混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)工程的不同部位和性質(zhì)提出對商品混凝土的質(zhì)量要求，不能片面壓價(jià)，追求低價(jià)格、低成本而忽視了商品混凝土質(zhì)量，導(dǎo)致樓面收縮裂縫增多。同時(shí)現(xiàn)場應(yīng)逐車控制好商品混凝土塌落度檢測，以保證混凝土的成品質(zhì)量。

3.3.2 嚴(yán)格控制摻和料的用量，對粉煤灰摻量不得超過水泥用量的15%（GBJ146-90粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范4.2.1條），礦粉摻量不超過水泥用量的20%（JGJ55普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)程3.0.5-1條）;有條件時(shí)，在混凝土中加入纖維等抗裂材料。

3.3.3 鋼筋混凝土中的骨料保證級配良好，骨料必須干凈，嚴(yán)格控制有機(jī)質(zhì)含量及含泥量（JGJ55普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)程5.5條）。細(xì)骨料不得采用細(xì)砂、特細(xì)砂，嚴(yán)禁使用海砂。

3.3.4 對于有抗?jié)B要求的混凝土如屋面混凝土，可在混凝土中摻入適量膨脹劑起到補(bǔ)償收縮作用，防止裂縫的產(chǎn)生（GB50119-2013混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范13.3.1條）。

3.3.5 選用具有減水、增強(qiáng)和緩凝的外加劑，可提高混凝土的流動性、粘聚性及泵送性能，提高抗?jié)B性能。

3.3.6 水灰比的控制。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，在水泥用量相同時(shí)盡量降低用水量，減小水灰比，減小混凝土的干縮。

3.2 加強(qiáng)施工管理

3.3.1 施工時(shí)必須采取有效措施保證現(xiàn)澆板厚度和鋼筋位置的正確。

3.3.2 保證模板及其支撐系統(tǒng)要有足夠的剛度，特別是對底層模板支撐點(diǎn)地基要夯實(shí)。樓板模板支撐的間距要適宜，使樓板模板剛度與梁模板剛度不至于相差太大。在施工運(yùn)輸頻繁經(jīng)過的樓板模板中適當(dāng)加強(qiáng)模板支撐系統(tǒng)。

3.3.3 注意對鋼筋的保護(hù)。鋼筋在樓板混凝土中抗拉受力，起著抵抗外荷載產(chǎn)生的彎矩、防止混凝土收縮和抵抗溫差應(yīng)力防止發(fā)生溫差裂縫的作用，這一作用必須在鋼筋上下有合理的保護(hù)層。

3.3.4 樓面雙層雙向鋼筋必須設(shè)置鋼筋小馬凳，其橫向間跨不應(yīng)大于700mm（即每平方米不得少于2只），特別是對于φ8一類細(xì)小鋼筋，小馬凳的間距應(yīng)控制在600mm以內(nèi)（即每平方米不得少于3只）。

3.3.5 盡可能合理和科學(xué)地安排好各工種交叉作業(yè)時(shí)間，在板底鋼筋綁扎后，線管預(yù)埋應(yīng)及時(shí)穿插，做到不留或少留尾巴，以減少板面鋼筋綁扎后的作業(yè)人員數(shù)量。

3.3.6 安排足夠數(shù)量的鋼筋工在混凝土澆筑前及澆筑中及時(shí)進(jìn)行整修，特別是支座端部受力最大處以及樓面裂縫最易發(fā)生處（四周陽角處、預(yù)埋線管處以及大跨度房間）應(yīng)重點(diǎn)檢查和修復(fù)。

3.3.7 混凝土工在澆筑時(shí)對裂縫的易發(fā)生部位和負(fù)彎矩筋受力最大區(qū)域，應(yīng)鋪設(shè)臨時(shí)性活動跳板，擴(kuò)大接觸面，分散應(yīng)力，盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。

3.3.8 預(yù)埋管線敷設(shè)應(yīng)有可靠合理的固定措施，使之從板件中部穿越，避免在同一位置布置多條管線。當(dāng)預(yù)埋線管直徑較大，開間寬度較大，且線管的敷設(shè)走向重合時(shí)，增設(shè)抗裂短鋼筋，采用Φ6鋼筋，間距≤100。

3.3.9 坍落度的控制。商品混凝土要嚴(yán)格控制混凝土坍落度， 坍落度應(yīng)控制在150～180㎜。到施工現(xiàn)場后應(yīng)逐車檢查泵車泄料口混凝土坍落度，對坍落度大的混凝土車堅(jiān)決退場，以保證混凝土半成品的質(zhì)量。同時(shí)應(yīng)控制混凝土車運(yùn)輸、停留時(shí)間， 避免因運(yùn)輸、停留時(shí)間過長， 減少坍落度損失。

3.3.10 混凝土澆筑時(shí)，布料、振搗要均勻，不得漏振或過振。對泵送混凝土在澆筑后1～1.5小時(shí)最好復(fù)振，防止早期塑性沉降裂縫的產(chǎn)生，并注意觀察。若出現(xiàn)裂縫，要及時(shí)用木毛蟹拍打、抹平、搓毛。

3.3.11 混凝土澆筑后，適當(dāng)?shù)亩文?，可以控制混凝土初凝后出現(xiàn)的細(xì)微干縮裂縫的進(jìn)一步開展，并使之縫合，從而可以大大降低裂縫發(fā)生的幾率。

3.3.12 早期養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)對混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作。剛澆筑后的混凝土尚處于凝固硬化階段，水化速度較快，可采用覆蓋保濕的辦法創(chuàng)造適宜的潮濕條件防止混凝土表明脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。

3.3.13 加強(qiáng)混凝土樓板的養(yǎng)護(hù)監(jiān)督，混凝土應(yīng)在澆筑以后12h內(nèi)進(jìn)行覆蓋和澆水，當(dāng)氣溫在20℃左右時(shí)每天應(yīng)澆4次;氣溫在25℃以上時(shí)應(yīng)澆6次;氣溫低于5℃時(shí)，應(yīng)停止?jié)菜挠盟芰媳∧じ采w養(yǎng)護(hù)，以防治溫度收縮裂縫產(chǎn)生?，F(xiàn)澆樓板澆筑后，應(yīng)留技術(shù)間歇，期間現(xiàn)澆板面不得堆放重物。

3.3.14 加強(qiáng)粉煤灰混凝土養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤，通常潮濕養(yǎng)護(hù)14d，熱天或干燥氣候潮濕養(yǎng)護(hù)不得少于21d。應(yīng)保持混凝土在潮濕環(huán)境下凝結(jié)硬化。冬季施工不宜采用粉煤灰混凝土配合比，因?yàn)槎練鉁氐?，不利于粉煤灰的火山灰反?yīng)。

3.3.15 成品保護(hù)，加強(qiáng)澆筑后混凝土成品保護(hù)工作?；炷翝仓蟊仨氁幸欢ǖ谋Ｗo(hù)時(shí)間， 混凝土澆筑完后， 待混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2以后（一般不宜≤24h），方可允許在混凝土表面進(jìn)行下一道工序的施工。這也同時(shí)要求主體結(jié)構(gòu)施工速度不能強(qiáng)求過快，必須有合理的施工時(shí)間。

3.3.16 施工期間不要過早拆除樓板的模板支架。必要時(shí)可在拆除模板后在適當(dāng)位置上安裝回頭頂。一般為澆筑混凝土完成后14天開始拆除模板。

3.3.17 吊運(yùn)或傳遞上來的材料應(yīng)盡量分散就位，不得過多地集中堆放，以減少樓面集中荷重。施工機(jī)具和材料不要集中堆放在一塊樓板上，避免造成較大的荷載使還未達(dá)到強(qiáng)度的混凝土樓板產(chǎn)生裂縫。

4 結(jié)語

混凝土裂縫的出現(xiàn)，不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真對待，采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定。現(xiàn)澆混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施應(yīng)是多方面的，住宅建筑現(xiàn)澆混凝土的開裂是多種因素共同作用的結(jié)果，混凝土產(chǎn)生裂縫不是不可以避免的，其有害程度是可以控制的。只要從材料和現(xiàn)場施工管理等方面，做到嚴(yán)格控制和規(guī)范施工，就一定能夠把現(xiàn)澆板的宏觀裂縫寬度控制在規(guī)范以內(nèi)。

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