建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫分析

白 嬋

鄧州市規(guī)劃局（474150）

建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫分析

白 嬋

鄧州市規(guī)劃局（474150）

混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)，本文分析了其產(chǎn)生裂縫的原因。

混凝土結(jié)構(gòu)；抗裂性能差；裂縫

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是一種較為普遍的現(xiàn)象，會(huì)對建筑造成嚴(yán)重的損害。因此，鑒別裂縫、分析裂縫、控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，并對裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行有效的防治，對保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性及正常使用具有重要的意義。

1 塑性收縮和干縮裂縫

塑性混凝土的裂縫出現(xiàn)在澆筑后的2～16小時(shí)內(nèi)，這種裂縫有兩類:一是塑性收縮裂縫，常出現(xiàn)在樓板、路面等平面結(jié)構(gòu)中；另一類是干縮裂縫。

產(chǎn)生塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土多為室外露天澆筑。澆筑后的混凝土表面受到日曬、風(fēng)吹的影響，使新澆混凝土的表面水分蒸發(fā)過快，即蒸發(fā)速度大于泌水速度，表面混凝土的收縮受到底層混凝土的約束,使正在硬化的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土表面裂縫。

防止產(chǎn)生這種裂縫的有效方法是,盡可能的減少混凝土表面與內(nèi)部的相對體積變化的差異。混凝土澆筑后振搗要密實(shí)；水、水泥、砂、石子用量要嚴(yán)格控制且配合比要合理；對裸露表面應(yīng)及時(shí)覆蓋，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；對高溫、大風(fēng)天氣施工的混凝土應(yīng)及時(shí)抹壓，防止裂縫繼續(xù)發(fā)生。

干縮裂縫多發(fā)生于混凝土終凝前后，也有表面裂縫，寬度一般為0.05～0.2 mm，個(gè)別情況也有大于0.2 mm的。終凝前出現(xiàn)裂縫，較薄的梁、板類構(gòu)件多沿短方向分布；凝固后期的裂縫一般較寬較深，此時(shí)出現(xiàn)的干縮裂縫一般均勻地分布于相鄰兩鋼筋之間并與鋼筋平行。產(chǎn)生這種裂縫的原因主要是混凝土在硬化過程中，由于環(huán)境氣候條件的影響，混凝土表面的水分蒸發(fā),水泥石中的凝膠體逐漸干縮產(chǎn)生的初始應(yīng)力，引起混凝土干縮裂縫[1]。

控制和減少這種裂縫的有效方法是,加強(qiáng)早期混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，特別要加強(qiáng)初凝和終凝前后的養(yǎng)護(hù)。砂、石含泥量要嚴(yán)格控制，且級(jí)配要合理，對于長期堆放露天的構(gòu)件應(yīng)覆蓋草袋或草簾，避免暴曬。

2 水化熱引起的裂縫

混凝土澆筑后，由于水泥的水化反應(yīng)，在凝結(jié)和硬化階段，溫度上升。這種內(nèi)部蓄熱不能很快通過混凝土表面散發(fā)到外圍空氣中去，尤其是大體積混凝土，因此形成從構(gòu)建核心到混凝土表面的溫度梯度。這種溫度分布使混凝土產(chǎn)生一種自應(yīng)力狀態(tài)，外層受拉，中間受壓。當(dāng)拉應(yīng)力超過了硬化期混凝土較低的抗拉強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生裂縫。這種裂縫通常是不規(guī)則的龜裂，深度只有幾毫米或幾厘米。采用低水化熱水泥品種，減少水泥用量，降低攪拌時(shí)混凝土溫度，以及采取控制硬化過程中的施工工藝可減少裂縫出現(xiàn)的幾率[1]。

3 荷載作用產(chǎn)生的裂縫

在施工中和使用中由于結(jié)構(gòu)受荷都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30%～40%的設(shè)計(jì)荷載,就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的 （這類裂縫也稱為無害裂縫）。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中，根據(jù)不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3 mm,對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫,以及不允許開裂的構(gòu)件上出現(xiàn)的裂縫則是有害的，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。

4 溫度收縮引起的裂縫

當(dāng)溫度變化時(shí)，由于材料熱脹冷縮，房屋各部分構(gòu)件將產(chǎn)生各自不同的變形，引起彼此制約而產(chǎn)生應(yīng)力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數(shù)不一致，屋面變形較大，當(dāng)屋蓋和墻體之間構(gòu)造處理不當(dāng)，會(huì)使墻體受拉，當(dāng)其剪力和拉應(yīng)力大于砌體的抗剪抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生溫差裂縫。普通混凝土在空氣中硬結(jié)，濕度發(fā)生變化時(shí)，體積會(huì)有所收縮，由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在早期混凝土強(qiáng)度較低時(shí)，混凝土收縮值最大。因此，若構(gòu)件早期養(yǎng)護(hù)不良，極易產(chǎn)生收縮裂縫。

5 基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫

由于地基沉降不均勻也可引起梁板裂縫。不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關(guān)，一般表現(xiàn)為垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展。

防止這類裂縫產(chǎn)生的方法是,地基必須進(jìn)行認(rèn)真勘測,充分掌握地基下的土質(zhì)特征，如果遇到軟弱土層，應(yīng)對地基進(jìn)行處理，保證地基滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還應(yīng)注意基礎(chǔ)周圍的排水情況，防止地面水浸泡基礎(chǔ)下的土層。

6 鋼筋腐蝕產(chǎn)生的裂縫

當(dāng)保護(hù)層混凝土碳化或混凝土不密實(shí)、保護(hù)層厚度不足時(shí),鋼筋在一定的環(huán)境條件下將發(fā)生銹蝕，削減鋼筋的斷面，同時(shí)鐵銹膨脹可引起混凝土開裂,破壞混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力,削弱混凝土與鋼筋的共同作用，降低結(jié)構(gòu)的耐久性。

預(yù)防的方法是保證有足夠的混凝土保護(hù)層厚度,混凝土澆筑要密實(shí)，及時(shí)維修損壞的和有裂縫的混凝土。在生產(chǎn)工藝方面，要減少蒸汽、有害氣體在結(jié)構(gòu)四周的溢散，對有侵蝕性氣體、粉塵作用的廠房，應(yīng)加強(qiáng)自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)。

為了盡可能防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生，需要不斷提高設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量，把好原材料質(zhì)量關(guān)，采取有效措施，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,加強(qiáng)對建筑物的使用管理，避免隨意增大荷載，注意經(jīng)常性的維護(hù)和維修工作，使建筑物具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

[1]滕智明.混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.