淺述現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)混凝土板面裂縫原因分析與預(yù)防措施

牛建云 寧夏中海東昇工程有限公司

1 前言

目前，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用前景越來越廣泛，特別是在我國(guó)北方地區(qū)。從施工過程中可以看出，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面容易產(chǎn)生裂縫，這是不可避免的。不管是橋梁、樓板、墻體，還是梁、柱，都會(huì)有一定程度的裂縫，盡管普通裂縫不會(huì)直接破壞結(jié)構(gòu)，但卻會(huì)影響建筑物的使用壽命。

現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫是允許的，但裂縫寬度可分為有害裂縫和無害裂縫，若出現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施，若為無害裂縫則應(yīng)加以控制，避免有害裂縫的延伸發(fā)展，最終裂縫會(huì)引起鋼筋銹蝕，造成結(jié)構(gòu)安全隱患。為減少安全事故的發(fā)生，避免造成巨大的人員和經(jīng)濟(jì)損失，需要從設(shè)計(jì)、施工、原材料等方面尋求預(yù)防的方法和對(duì)策。

2 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂隙形成原因分析

2.1 設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)使用功能設(shè)定相應(yīng)的計(jì)算荷載值，并加以安全系數(shù)進(jìn)行修訂，通過結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算試配一定數(shù)量規(guī)格的鋼筋，以保證結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。鋼筋規(guī)格及數(shù)量設(shè)定的前提有兩點(diǎn)要求，一是從受力方面，所試配受力鋼筋要保證結(jié)構(gòu)板面受到外力荷載后鋼筋的抗拉強(qiáng)度抵抗外部動(dòng)、靜荷載產(chǎn)生的值；動(dòng)荷載通常為板面上的人、物、風(fēng)、雪及地震等。二是在滿足受力的前提下要有一定的截面積要求，要保證同一截面內(nèi)鋼筋的面積之比達(dá)到規(guī)范要求值，確保結(jié)構(gòu)板面混凝土不發(fā)生收縮裂槰。

受外界溫度影響，建筑物長(zhǎng)度達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，通常會(huì)發(fā)生溫度收縮現(xiàn)象，尤其北方地區(qū)，夏天溫度高建筑物會(huì)因外界溫度升高而發(fā)生熱膨脹，冬天氣溫降低，建筑物因受冷而發(fā)生收縮。當(dāng)建筑物內(nèi)混凝土材料與鋼筋收縮系數(shù)偏差過大時(shí)，建筑物自身及結(jié)構(gòu)樓板因此會(huì)產(chǎn)生一定程度拉伸變形裂縫。

設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)選擇設(shè)一定的溫度變形縫。試驗(yàn)表明當(dāng)建筑物長(zhǎng)度超過50m時(shí)易產(chǎn)生溫度變形，按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，框架結(jié)構(gòu)建筑物長(zhǎng)度不能超過55m，剪力墻結(jié)構(gòu)通常不能超過45m。類似，當(dāng)同一建筑物根據(jù)設(shè)計(jì)使用功能出現(xiàn)高低錯(cuò)層時(shí)，在錯(cuò)層部位因自身荷載差異及地基不均勻沉降，局部產(chǎn)生不均勻受力，也會(huì)導(dǎo)致該部位產(chǎn)生不均勻結(jié)構(gòu)板面拉伸變形裂縫。

2.2 施工原因產(chǎn)生現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由不同材料結(jié)合而形成，并非均質(zhì)材料，收縮是一種固有的物理力學(xué)現(xiàn)象，而收縮變形是產(chǎn)生裂縫的主要因素之一，其次因不規(guī)范施工作業(yè)及原材料質(zhì)量不合格等因素也是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)板面裂縫的主要原因。

2.2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)及原材料

混凝土配合比試配不合理也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)板面產(chǎn)生裂槰，其中包括混凝土水灰比的設(shè)定。水的使用主要起到混凝土拌合物中自身水化反應(yīng)的作用，當(dāng)水灰比過大，除水化反應(yīng)所需的水之外，過多的水分增加了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙數(shù)量，是板面結(jié)構(gòu)裂縫的原因之一。

粗、細(xì)骨料的使用方面，材料試驗(yàn)結(jié)果表明，粗骨料的粒徑級(jí)配不好，包括粒徑均勻一致、碎針狀片石過多等因素會(huì)對(duì)混凝土收縮有著一定影響；混凝土細(xì)骨料（砂）宜采選用中砂，對(duì)泵送混凝土而言，砂細(xì)度應(yīng)控制在2.8～3.0左右，隨著砂細(xì)度模量的下降，砂細(xì)度增大，收縮率增大，泥沙也是收縮裂縫產(chǎn)生的主要因素之一。

2.2.2 施工原因產(chǎn)生現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫

模板支撐體系剛度不夠是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)板面產(chǎn)生裂縫主要原因之一，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屬于剛彈性結(jié)構(gòu)體系，由于施工過程中，模板支撐架體系中出現(xiàn)架桿扣件松動(dòng)滑扣等原因，導(dǎo)致模板架體在澆筑過程或混凝土澆筑后出現(xiàn)擾動(dòng)，通常會(huì)沿松動(dòng)部位向四周產(chǎn)生放射形裂縫，根據(jù)模板松動(dòng)嚴(yán)重程度不同，產(chǎn)生的裂縫長(zhǎng)度和深度也存在差異。此類結(jié)構(gòu)板裂縫通常會(huì)較寬較深，屬于結(jié)構(gòu)性貫通裂縫，后期會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)承載力，因板裂縫較寬導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼筋早期出期銹蝕現(xiàn)象，混凝土沒有起到保護(hù)作用，在施工中往往需要嚴(yán)格控制與防治。

鋼筋網(wǎng)片在混凝土澆筑成型之前，因保護(hù)措施不當(dāng)，造成鋼筋網(wǎng)片嚴(yán)重踩踏，造成結(jié)構(gòu)上下層鋼筋網(wǎng)片間距不符合要求，造成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)片上、下保護(hù)層偏大或偏小，受力不合理，使得受力鋼筋沒有按設(shè)計(jì)方向發(fā)揮作用，導(dǎo)致現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面出現(xiàn)細(xì)裂縫。

配電線管密集且出現(xiàn)上下多層管線重疊布設(shè)，使得配電管線之間沒有混凝土料填充，就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，當(dāng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面受到外部荷載時(shí)或溫度收縮時(shí)，結(jié)構(gòu)板面通常會(huì)沿配電管線方向產(chǎn)生一定寬度和深度的細(xì)裂縫。在施工過程中，未按施工規(guī)范要求，在結(jié)構(gòu)板面預(yù)留洞口方向設(shè)置加強(qiáng)防裂鋼筋或網(wǎng)片，在后期中也會(huì)因板面受力或者溫度伸縮將會(huì)產(chǎn)生裂縫，通常裂縫會(huì)沿洞口轉(zhuǎn)角開始向四周延伸，造成了板面局部出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，影響了后期使用。

混凝土結(jié)構(gòu)澆筑成型后，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)范要求值1.2MPa及以上，過早地堆放建筑材料，造成局部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面受力，破壞了混凝土自身結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)生模板架受力變形，導(dǎo)致現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板產(chǎn)生細(xì)微裂縫。

混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)產(chǎn)生現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面出現(xiàn)伸縮變形裂縫，按施工驗(yàn)收規(guī)范，為防止混凝土過早地失水或出現(xiàn)收縮，在混凝土澆筑完成后必須及時(shí)覆蓋薄膜，澆筑完成后12h可以進(jìn)行自然澆水養(yǎng)護(hù)，以防止現(xiàn)澆板面裂縫。在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，通常會(huì)出現(xiàn)未及時(shí)覆蓋薄膜或未及時(shí)養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致現(xiàn)澆板面裂縫。

3 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫的類別

3.1 收縮產(chǎn)生的裂縫

塑性收縮裂縫多發(fā)生在新澆混凝土板面、地面及面積較大的構(gòu)件表面，裂縫長(zhǎng)度不規(guī)則、不連貫，其主要原因是室外施工時(shí)混凝土多在室外澆筑，混凝土水分蒸發(fā)過快，即蒸發(fā)速度大于水化反應(yīng)速度，表面混凝土收縮受下部混凝土的約束，使硬化混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力而產(chǎn)生干縮裂縫，干縮裂縫主要發(fā)生在混凝土終凝前后，裂縫在終凝之前出現(xiàn)，而薄梁、板構(gòu)件多在截面方向分布，后期的凝固裂縫一般較寬，且較深。

3.2 溫度產(chǎn)生的裂縫

混凝土一次澆筑體量大，水泥硬化過程中將會(huì)釋放大量水化熱，形成內(nèi)外溫差較大大，施工中未采取有效保護(hù)措施，導(dǎo)致混凝土施工產(chǎn)生裂縫。裂縫的產(chǎn)生還與混凝土內(nèi)部和外部溫度差有關(guān)。在混凝土內(nèi)部，溫度裂縫可以分為兩種類型，其中一種是內(nèi)部約束裂縫，當(dāng)厚度較大時(shí)，在凝固過程中會(huì)釋放更多水化熱，但是過厚的結(jié)構(gòu)會(huì)使熱量無法全部釋放到混凝土外部，因此，實(shí)際澆筑后混凝土內(nèi)部溫度將達(dá)到最大值，內(nèi)外溫差增大。一般而言，溫差大于25℃時(shí)，混凝土將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。若混凝土拉應(yīng)力低于溫度應(yīng)力，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3.3 外力產(chǎn)生的裂縫

外力產(chǎn)生的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫屬應(yīng)力裂縫。常見的應(yīng)力裂縫荷載過大，是施工單位趕進(jìn)度，施工荷載作用較早，施工荷載及振動(dòng)等因素引起的早期拆模；混凝土澆筑負(fù)筋，保護(hù)層過厚，導(dǎo)致混凝土板開裂，混凝土澆筑負(fù)筋下沉，混凝土板開裂，混凝土承載力不足。

3.4 地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫

在不均勻沉降的情況下，梁、板也會(huì)產(chǎn)生裂縫，不均勻沉降裂縫多穿過裂縫，其方向一般為垂直發(fā)展或30°～40°角發(fā)展。

3.5 材料原因產(chǎn)生的裂縫

當(dāng)前混凝土施工普遍采用商品混凝土，商品混凝土質(zhì)量控制不好，易產(chǎn)生裂縫，特別是表面裂縫?；炷恋闹饕煞钟兴槭ù止橇希?、砂（細(xì)骨料）和膠體（水泥）等，在澆筑時(shí)，混凝土中會(huì)產(chǎn)生一些裸露的粉末和氣泡。石塊與膠體的黏合通常容易產(chǎn)生裂縫，但一般混凝土澆筑后建筑仍保持原狀，因此即使出現(xiàn)裂縫，內(nèi)部變化也不會(huì)太大，相對(duì)穩(wěn)定。在使用一段時(shí)間后，由于荷載及環(huán)境的不同，小裂縫會(huì)擴(kuò)大，最終導(dǎo)致建筑物開裂。

另外，建筑裂縫也可能與澆筑、振搗過程有關(guān)，澆筑時(shí)應(yīng)保證混凝土攪拌均勻，如果在澆筑時(shí)沒有進(jìn)行合理的振搗，混凝土中水泥漿就會(huì)浮起，骨料就會(huì)下沉，凝固后的表面會(huì)出現(xiàn)細(xì)孔和裂縫。

4 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)板面裂縫的防控措施及裂縫處理方法

4.1 結(jié)構(gòu)裂縫防治

第一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，合理設(shè)置變形縫，減少建筑物受溫度變化產(chǎn)生裂縫；施工嚴(yán)禁對(duì)地基擾動(dòng)，預(yù)防因不均勻沉降產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫；第二，嚴(yán)格控制水灰比，同時(shí)在選材上，首先要采用強(qiáng)度和級(jí)配良好的粗骨料，控制砂的含泥量，對(duì)于設(shè)計(jì)強(qiáng)度較高的砼必須采用水洗中砂；第三，搭設(shè)模板支撐架必須有足夠的剛度，保證結(jié)構(gòu)整體性好；第四，施工過程中必須合理設(shè)置保護(hù)層墊塊及馬鐙筋，避免線配管集中且多層重疊設(shè)置，保證鋼筋骨架均被混凝土漿填充；第五，合理控制施工進(jìn)度，在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)禁止過早或集中集放材料等荷載；第六，混凝土澆筑完成后必須及時(shí)進(jìn)行覆蓋薄膜，氣溫較高時(shí)進(jìn)行二次抹壓，在12h 后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d；第七，根據(jù)混凝土的特性按設(shè)計(jì)配合比摻加外加劑。

4.2 裂縫處理

按裂縫的嚴(yán)重程度對(duì)應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，常有以下處理方法。（1）表面處理：如果表面裂縫較淺，延伸長(zhǎng)度小，屬于一般的收縮干裂縫，通常采用高標(biāo)號(hào)水泥漿，內(nèi)摻一定建筑膠進(jìn)行涂刷。（2）填充法：針對(duì)裂縫深度達(dá)到10mm，寬度小于0.2mm 裂縫，通常將裂縫切成凹槽，采用注漿的辦法處理。（3）建筑加固方法：外部因素產(chǎn)生縫寬大于0.2mm，縫深貫通結(jié)構(gòu)板，已影響結(jié)構(gòu)受力，針對(duì)此類結(jié)構(gòu)裂縫，通常采用碳纖維加強(qiáng)處理，必須按相應(yīng)的施工工藝處理，以防止結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)延，影響安全。既要保證結(jié)構(gòu)安全同時(shí)要保證建筑的使用功能不受影響。

5 結(jié)束語

目前澆筑結(jié)構(gòu)裂縫的存在，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性有著不同程度的影響。因此，從建筑設(shè)計(jì)到建筑材料選擇及施工過程都需要嚴(yán)格把控，確保成型混凝土結(jié)構(gòu)的安全，一旦出現(xiàn)細(xì)微收縮變形等裂縫時(shí)，要根據(jù)裂縫的嚴(yán)重程度以及縫隙的特點(diǎn)采取合理適宜的治理措施，以避免裂縫再次擴(kuò)大延伸，最終影響建筑工程質(zhì)量和使用。