一、導致混凝土結構裂縫的原因
1、混凝土材料質量是造成混凝土結構裂縫最常見的原因。水泥不符合建筑設計要求標準,標號低,水化熱高。粗骨料、細骨料及外摻料等不符合設計標準要求,或質量差,雜質多等,從而造成鋼筋混凝土結構開裂、裂縫。
2、溫差變化大,是北方地區早春及秋冬混凝土工程施工出現裂縫、開裂的再一個重要原因。溫度的高低變化,會使澆筑后的混凝土發生膨脹或收縮,產生溫度應力。當溫差應力超過混凝土抗拉強度時,因而產生溫差裂縫。混凝土內部的溫度差,一般由水泥水化熱和外界溫度變化,構件處于驟熱驟冷等因素所造成裂縫、開裂。
3、收縮裂縫。混凝土在養護過程中,會出現毛細收縮,化學收縮和干燥收縮過程。當混凝土強度較低時,會產生收縮裂縫,常常會出現在混凝土和鋼筋混凝土結構的表面。混凝土未完全硬化前,若日曬、高溫、養護不周等,會使混凝土表面溫度發生劇裂變化,表面收縮受到內部混凝土的約束而導致表面開裂、裂縫。收縮裂縫還受混凝土級配、澆灌密度程度、水灰比、構件尺寸等影響和制約。
4、荷載引起的裂縫。混凝土開裂、裂縫,有些并不是溫度變化或收縮所引起的,而是由于在施工過程中不按規范和操作規程及構件設計標準進行違章施工,使構件處于不利狀態受力而造成裂縫或開裂。混凝土澆注后,如果還沒有達到拆模強度,此時混凝土構件自身或稍有外力作用,就可能產生開裂或裂縫。有時裂縫在拆模后并沒有產生,而因未達到吊裝強度進行過早的吊裝,也會造成裂縫。
5、意外原因造成的裂縫。鋼筋混凝土構件在澆筑過程中鋼筋移位,受拉力區保護層過厚,容易在吊裝或承載后,受拉區產生裂縫。構件運輸或吊裝過程中,受到過重沖撞、振動,也會產生裂縫。構件構料、水泥標號都達到設計要求,但受力面不平,承受壓力時,承受壓力面面積過小,發生應力集中,局部承受壓強不足,也會引起裂縫。
二、混凝土結構裂縫的防治
1、嚴格控制混凝土材料的選用。水泥應先用水化熱較低的水泥,嚴禁使用安全性不合格的水泥。粗骨料宜選用表面粗糙,質地堅硬的石料。級配良好,空隙率小,無堿性反應,有害物質及粘土含量不超規定。細骨料宜用顆粒較粗,空隙較小,含泥量較低的中沙。外摻料宜采用減水劑等外加劑,以改善混凝土工作性能,降低用水量,減小收縮。
2、科學控制混凝土的配料。配合比的設計,應采用低水灰比,以減少混凝土的收縮。嚴禁隨意增加水泥用量。配制混凝土時計量應準確,要嚴格控制水灰比和水泥用量,攪拌均勻,離析的混凝土須重新攪拌均勻后,方可澆灌。
3、嚴格控制鋼筋的配置。鋼筋的配置要嚴格按圖紙要求施工。鋼筋的品種、規格、數量的改變、代用必須考慮對構件抗裂性能的影響,并經過按要求的報批。鋼筋配置的位置要正確,符合圖紙要求,保護層過大或過小,都可能導致混凝土開裂、裂縫;鋼筋間距過大,容易引起鋼筋之間的混凝土開裂。
4、模板工程要嚴格按照規格操作。模板構造要合理,防止模板各構件間的變形不同,而導致混凝土裂縫,模板和支架要有足夠的剛度,防止施工荷載作用下,模板變形過大而造成開合,合理掌握拆模時機,拆模時間不能過早,應保證早齡期混凝土不受損壞或造成開裂,但也不能太晚,不要錯過混凝土水化熱峰值。
5、嚴格控制混凝土澆筑工藝。嚴格撐握水灰比,混凝土極限拉伸值隨水灰比增大而降低,并且混凝土強度降低,收縮增大。加強振搗,改善混凝土的密實性。混凝土澆筑時要防止出現離析現象,振搗應均勻適度。加強混凝土的早期養護,并適當延長養護時間。在氣溫高、濕度低或風速大的條件下,更應及早進行噴水養護。當澆水養護有困難,或者不能保證其充分濕潤時,應及時采用覆蓋保溫材料等有效方法。
6、設計構造要科學合理。建筑平面選型在滿足使用要求的前提下,力求簡單。平面復雜的建筑物,容易產生扭曲等附加應力,而造成墻體及樓板開裂,合理布置縱橫墻,縱橫墻開洞應盡可能小一些。控制建筑物的長高比,長高比較小,整體剛度越大,調整不均勻沉降的能力越強。合理地調整各部分承重結構的受力情況,使荷載分布均勻。防止受力過于集中,減少地基的不均勻沉降,適當加強基礎的剛充和強度。部分窗臺砌體應加強,層層設置圈梁。正確地設置沉降縫,限制伸縮縫的距。
7、加強地基的檢查與驗收。基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到場驗收。對較復雜的地基,設計方在基坑開挖后應要求補鉆探,當探出有不利地質情況時,必須先對基加固處理,并驗收合格后,方可進行下一步施工。開挖基槽時,要注意不擾動原狀結構。合理安排施工順序,當相鄰建筑物間距較近時,應先施工較深的基礎,以防止基坑挖破壞已建基礎的地基。當建筑物各部分荷載相差較大時,一般應先施工重、高部分,后施工輕、低部分。
三、小結
多年的建筑工程實踐證明,混凝土工程開裂、裂縫是可以通過設計手段、施工措施加以克服和預防的。
鋼筋混凝土結構工程,是現代建筑工程,特別是高層建筑工程的基本的重要組成部分。混凝土結構工程的質量,從根本上決定,影響著整個建筑工程的質量,但混凝土是一種抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用過程中,經常由于材料質量,施工工藝操作,地基變形,溫度變化,濕度變化和結構受荷,設計構造等原因而出現開裂、裂縫。混凝土結構開裂、裂縫,造成建筑工程局部,甚至造成整體工程的質量問題,損害建筑工程的社會和經濟效益。研究探索混凝土工程開裂、裂縫原因及其防治,是建筑工程科研的重要的課題。
(作者單位:大慶高薪技術產業開發區規劃建筑設計院)