鋼筋混凝土結構裂縫產生的原因及防治措施分析

摘 要:對鋼筋混凝土結構裂縫產生的原因及防治措施進行了詳細的分析闡述。

關鍵詞:混凝土結構;裂縫;原因;防治措施

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)08-0314-02

1 引言

近幾十年來，我們國家的建設事業日新月異、蓬勃發展，生產出了大量的混凝土結構，這些結構在正常使用極少維護的情況下，都保持了良好的工作性能，但也有些結構在正常使用過程中發生了不同情況的裂縫，且有日趨增多的趨勢，它已影響到正常的生活和生產，并困擾著大批工程技術人員和管理人員，是一個迫切需要解決的技術難題。

2 裂縫產生的直接原因

2.1 收縮及水化熱增加

自從70年代末(1978～1979年)我國混凝土施工工藝產生了巨大的進步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低動性，現場攪拌混凝土轉向集中攪拌，轉向大流動性泵送澆注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導致收縮及水化熱增加。

2.2 混凝土強度等級日趨提高

建筑結構混凝土強度等級日趨提高，但有許多結構不適當的選擇了過高的強度等級。習慣上認為:“強度等級越高安全度越大，就高不就低，提高強度等級沒壞處”。有時遷就施工方便，采用高強混凝土，這是一種誤導，導致水泥標號增加，水泥用量增加，水用量增加，細骨料及粗骨料徑偏小，砂率偏大等都使水化熱及收縮增加。

2.3 結構約束應力不斷增大

結構規模日趨增大，結構形式日趨復雜，超長超厚及超靜定結構成為經常采用結構形式并采用現澆施工，這種結構形式有顯著約束作用，對于各種變形作用必然引起較大約束應力。

2.4 外加劑的負效應

外加劑及摻合料種類繁多，只有強度指標缺乏對水化熱及收縮變形影響的長期實驗資料(至少一年)，有些試驗資料并不嚴格，有許多外加劑嚴重的增加收縮變形，有的甚至降低耐久性。

2.5 忽略結構約束

國內外結構設計中都經常忽略構造鋼筋重要性，因而經常出現構造性裂縫。結構設計中經常忽略結構約束性質，不善于利用“抗與放”的設計原則，缺乏相應的設計施工規范、規程。

2.6 養護方法不當

目前在混凝土施工中采用的養護方法基本沿用過去簡易的方法，這種方法已遠不適應泵送混凝土的較大溫度收縮變形的要求。

2.7 混凝土抗拉性能不足

這種裂縫在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉強度和極限拉伸)引起的，這方面的材料級配研究很少。

綜合上述，國際公認泵送商品混凝土對混凝土的質量(均質性)有很大的提高，對供應方式有重要的改進，但是對混凝土的裂縫控制的難度大大增加了，因此，這類問題不是我國特有的技術問題，是國際上鋼筋混凝土的共性難題。

3 裂縫產生的影響因素

3.1 水泥的影響

水泥的安定性、強度和含堿量的高低等會導致混凝土的裂縫產生。(1)安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標，造成混凝土抗拉強度的下降。(2)水泥的強度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強度達不到設計值，從而導致混凝土開裂。(3)當水泥含堿量較高(如超過0.6%)，同時使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開裂。

3.2 砂、石骨料的影響

(1)砂石的粒徑、級配、雜質含量。

(2)砂石粒徑太小、級配不良、空隙率大，將導致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強度和抗凍性、抗滲性。

3.3 外加劑、摻和料的影響

混凝土外加劑、摻和料選擇不當或摻量不當，會嚴重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發生銹蝕反應。

3.4 混凝土配合比設計的影響

配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。有關試驗資料顯示:用水量不變時，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。

3.5施工方面的影響

3.5.1 施工條件的影響

施工現場，骨料一般露天堆放，夏季高溫時，運達工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時還要經長距離運輸才能到達澆筑點，這樣澆筑的混凝土構件常因內外溫差過大而在凝結硬化早期出現溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導致裂縫的產生。或運輸時漏漿改變了漿骨比、運距較遠而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。

3.5.2 施工質量的影響

(1)混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。(2)混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，(3)混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，既塑性收縮裂縫。(4)溫度控制設計不合理，澆筑溫度過高，通水冷卻不及時，對水化熱計算不準，新澆混凝土氣溫驟降又無保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，從而產生溫度裂縫。(5)混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。

3.5.3 養護條件的影響

養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現場砼養護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。

4 混凝土裂縫的防治措施

4.1 合理設計

(1)適當地加強構造配筋，合理地選用鋼筋直徑和間距。選用直徑細而間距密的配筋方案，能較好的提高混凝土的抗裂性。(2)確定裂縫的控制寬度。確定各種混凝土的允許裂縫寬度后，根據其裂縫寬度要求進行設計，也是控制混凝土裂縫的有效措施之一。(3)在建筑設計中應處理好構件中‘抗’與‘放’的關系。所謂‘抗’就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂‘放’就是結構完全處于自由變形無約束狀態下，有足夠變形余地時所采取的措施。

4.2 優先原材料

(1)根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高的水泥。(2)減少水泥的用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下，以減少水化熱量。(3)用級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求。

4.3 改進組成設計

(1)應采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。(2)利用混凝土的后期強度，降低水泥用量。③配合比設計人員應深入施工現場，依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，合理選擇好混凝土的設計坍落度，針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比，協助現場搞好構件的養護工作。

4.4 現場操作方面

(1)澆搗工作:澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。(2)混凝土養護:控制好構件的濕潤養護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養護。養護時間為14-28天。(3)混凝土的降溫和保溫工作:采取必要的降溫措施，避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。(4)避免在雨中或大風中澆灌混凝土。(5)對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。(6)夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。