論混凝土裂縫的成因與控制措施

程 偉

程 偉

安徽醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 安徽省 合肥市 230601

【摘 要】當(dāng)今社會(huì)，隨著各項(xiàng)施工工藝的不斷進(jìn)步和發(fā)展，混凝土由于其自身的良好性能，也得到了大規(guī)模的推廣和運(yùn)用，但經(jīng)常出現(xiàn)混凝土的裂縫問題又是一個(gè)普遍存在而又難于解決的“通病”，本文從源頭設(shè)計(jì)、施工工藝等方面對(duì)混凝土工程中常見的一些裂縫的成因進(jìn)行分析探討。針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土材料選擇、配合比優(yōu)化、以及施工現(xiàn)場(chǎng)的養(yǎng)護(hù)等方面提出了控制裂縫發(fā)展的措施，參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納總結(jié)了常見的處理方法，對(duì)以后同類工程施工具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；成因；控制措施

混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫，是一個(gè)帶著有普通性被工程界很為關(guān)注的問題。有些裂縫的繼續(xù)擴(kuò)展可能危及結(jié)構(gòu)安全，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的最終破壞往往是從裂縫開始的，成為結(jié)構(gòu)的破壞的先兆，這主要是指荷載產(chǎn)生的裂縫；有些裂縫的出現(xiàn)造成工程滲漏，影響正常使用，是鋼筋銹蝕，保護(hù)層剝落，降低混凝土強(qiáng)度，嚴(yán)重?fù)p害工程耐久性，縮短工程使用壽命，這主要是指變形產(chǎn)生的裂縫；還有耦合作用下的裂縫和堿骨料反應(yīng)膨脹應(yīng)力引起的裂縫及凍融引起的裂縫。同時(shí)較大的結(jié)構(gòu)裂縫，也為人的觀瞻難以接受，造成恐懼心理壓力，影響建筑美觀，為裝修造成困難。由于產(chǎn)生裂縫的微觀與宏觀機(jī)理的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)變化性，它也是困擾工程技術(shù)人員一個(gè)技術(shù)難題。

1裂縫的主要成因

1.1設(shè)計(jì)原因

主要是設(shè)計(jì)人員的因素，人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)水平和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一定程度上決定工程的質(zhì)量，結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，主要有如下不當(dāng)之處：設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫（偏心、應(yīng)力過大等）；設(shè)計(jì)中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫（如墻板、樓板）；設(shè)計(jì)中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形；設(shè)計(jì)中采用的混凝土等級(jí)過高，造成用灰量過大，對(duì)收縮不利；菏載收縮，使用環(huán)境溫度變化，管線配置不當(dāng)，保護(hù)層厚度不足，抗溫度收縮配筋不足。

1.2原材料和配合比原因

粗細(xì)集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大?；炷镣饧觿?、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。水泥等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因：水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開裂影響很大。配合比設(shè)計(jì)中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離淅、泌水、保水性不良，增加收縮值，配合比設(shè)計(jì)中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。

1.3施工及養(yǎng)護(hù)原因

現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。拌和不均勻（特別是摻用摻合料的混凝土），攪拌時(shí)間不足或過長(zhǎng)，拌和后到澆筑時(shí)間間隔過長(zhǎng)，易產(chǎn)生裂縫。對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。大體積混凝土澆注，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

養(yǎng)護(hù)是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響?，F(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng)，引起拆模裂縫或拆模過早?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)（超張、偏心），引起混凝土張拉裂縫。

1.4外部環(huán)境因素

周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等對(duì)構(gòu)筑物的侵蝕，引起裂縫。而在施工中，由于構(gòu)筑物基礎(chǔ)不達(dá)標(biāo)，造成不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫，同時(shí)野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，也會(huì)引起裂縫。另外，意外事件、火災(zāi)、輕度地震、結(jié)構(gòu)構(gòu)件各區(qū)域溫度、濕度差異過大也會(huì)引起構(gòu)筑物裂縫。

2裂縫的控制措施

2.1 設(shè)計(jì)方面

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中“抗”與“放”的關(guān)系。所謂“抗”就是處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，沒有足夠的變形余地時(shí)，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂“放”就是結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時(shí)所采取的措施。

對(duì)易出現(xiàn)裂縫的部位，在設(shè)計(jì)中合理采用“放”、“抗”或“抗放結(jié)合”的控制裂縫措施，工程經(jīng)驗(yàn)表明在于材料、施工等部位密切配合的情況下，可取得較好的效果。重視構(gòu)造鋼筋的應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。

2.2材料選擇

根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥。選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標(biāo)已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對(duì)膨脹劑應(yīng)充發(fā)考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果，通過大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。

2.3混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比除應(yīng)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55的規(guī)定，根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、耐久性及工作性等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。其中：混凝土90d的干縮率易小于0.06%；坍落度在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度；基礎(chǔ)、梁、樓板、屋面用的混凝土坍落度易小于120mm，柱、墻用的混凝土坍落度宜小于150mm；混凝土采用泵送時(shí)，高層建筑用的混凝土坍落度根據(jù)泵送高度宜控制在180mm左右，多層及高層建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm；用水量不宜大于170kg/m3；水泥用量。普通強(qiáng)度等級(jí)的混凝土宜為270-450千克每立方米，高強(qiáng)混凝土不宜大于550千克每立方米，應(yīng)采用適當(dāng)較小的水膠比，混凝土水膠比不已大于0.60，在滿足工作性要求的前提下，應(yīng)采用較小的砂率，宜采用引氣劑或引氣減水劑。配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)搞好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。

2.4施工方面

2.4.1 模板的安裝及拆除

模板及其支架應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工工具和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。模板及其支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側(cè)壓力、施工過程中產(chǎn)生的荷載，以及上層機(jī)構(gòu)施工時(shí)產(chǎn)生的荷載。

底模及其支架拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；當(dāng)無設(shè)計(jì)要求時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合表2.1的規(guī)定。

表2.1 底模拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度要求

構(gòu)件類型 構(gòu)件跨度/m 達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土立方體

抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的百分率/%

板 ≤2

>2，≤8

>8 ≥50

≥75

≥100

梁、拱、殼 ≤8

>8 ≥75

≥100

懸臂構(gòu)件 — ≥100

2.4.2混凝土的運(yùn)輸

運(yùn)輸混凝土?xí)r，應(yīng)能保持混凝土拌和物的均勻性，不應(yīng)產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，運(yùn)送容器應(yīng)不漏漿，內(nèi)壁關(guān)滑平整，具有防曬、防風(fēng)、防雨雪、防寒設(shè)施，并宜快速運(yùn)輸。運(yùn)送頻率，應(yīng)保證混凝土施工的連續(xù)性。運(yùn)輸車在裝料前應(yīng)將車內(nèi)殘余混凝土及積水排盡。當(dāng)需在卸料前補(bǔ)摻外加劑調(diào)整混凝土拌和物的工作性時(shí)，外加劑摻入后運(yùn)輸車應(yīng)進(jìn)行快速攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。運(yùn)至澆搗地點(diǎn)混凝土的坍落應(yīng)符合要求，當(dāng)有離析時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。嚴(yán)禁向運(yùn)輸?shù)綕仓攸c(diǎn)的混凝土中任意加水。

由攪拌、運(yùn)輸?shù)綕仓肽．?dāng)氣溫不高于25℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間不宜大于90min，當(dāng)氣溫高于25℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間不宜大于60min。當(dāng)混凝土中摻加外加劑或采用快硬水泥時(shí)，持續(xù)時(shí)間應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。