淺析鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防與控制

一、什么是混凝土微裂縫

鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。確切地說，混凝土在凝結(jié)硬化過程中就有微裂縫存在，這是因為混凝土中的水泥石和骨料在溫濕度變化條件下產(chǎn)生不均勻的體積變形，而它們又粘結(jié)在一起不能自由變形，于是形成相互間的約束應(yīng)力，一旦此約束應(yīng)力大于水泥石和骨料間的黏結(jié)強度，以及水泥石自身的抗拉強度，就會產(chǎn)生微裂縫。

二、混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

混凝土裂縫的產(chǎn)生，都是微裂縫發(fā)展的結(jié)果。就其本身而言，一般認(rèn)為是混凝土材料變形約束所引起的內(nèi)應(yīng)力大于材料抗拉強度所致。

1.因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土構(gòu)件多次受冰凍，即溶解循環(huán)作用，使混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，促進已有裂縫發(fā)展，結(jié)構(gòu)疏松，表面龜裂，表層剝落或整體崩潰。

2.因構(gòu)件受力、變形形成缺陷和裂縫。包括中心受拉、中心受壓、受彎、受剪、受沖切、梁的混凝土收縮和溫度變形、板的混凝土收縮和溫度變形。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則需依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

3.施工違反操作規(guī)程形成缺陷和裂縫。塑性混凝土下沉，被頂部鋼筋所阻，形成沿鋼筋的裂縫;混凝土振搗不密實，出現(xiàn)蜂窩，易形成各種受力裂縫的起點;混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆注時坍落度過低，使得在混凝土體積中出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥使得在混凝土與大氣接觸面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫;過早拆模，混凝土尚未建立足夠強度，構(gòu)件在實際施加與自身的重力荷載作用下，容易發(fā)生各種受力裂縫等。

4.材料選配不當(dāng)形成缺陷和裂縫。使用過期水泥，骨料含泥過量，含活性SiO2，水泥中含堿量過高，骨料石灰石，水泥水化熱等。

三、控制和防止裂縫的措施

1.由于砼攪拌運輸時間過長、澆筑速度過快、振搗不實、施工縫做法不當(dāng)、模板走動等原因形成的裂縫可以按照《混凝土施工規(guī)程》嚴(yán)格執(zhí)行混凝土拌制、運輸、澆筑、振搗施工縫設(shè)置和舊混凝土連接，按模板制作、拆模以及養(yǎng)護方面的規(guī)定來防止。對已出現(xiàn)這類裂縫的構(gòu)件，也要區(qū)分構(gòu)件的類別、構(gòu)件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴(yán)重的程度，分別采用一般混凝土裂縫補強措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、粘鋼板加固、預(yù)應(yīng)力加固等補救措施。

2.對水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當(dāng)形成的裂縫，必須用對進場原材料按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)格檢查和驗收的辦法加以預(yù)防，凡不合格的次品材料一律不得使用，或經(jīng)試驗后降低等級使用；對已發(fā)生這類因材料選用不當(dāng)而產(chǎn)生的砼缺陷或裂縫，必須作長期詳細(xì)地觀察，認(rèn)真查明其原因和質(zhì)量問題的嚴(yán)重程度，研究制定處理和加固方案。

3.地基過大不均勻沉降產(chǎn)生過寬裂縫時，進行建筑物在使用階段的沉降驗算可以防止這些裂縫的出現(xiàn)，對已出現(xiàn)這類裂縫的結(jié)構(gòu)，要采用防治措施對地基基礎(chǔ)妥善處理后，再采用建筑結(jié)構(gòu)的加固措施來解決。

4.由于天氣干燥、初期養(yǎng)護不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產(chǎn)生的裂縫分別采用加強混凝土結(jié)硬化過程的自然養(yǎng)護、蓄熱養(yǎng)護，采用引氣劑使混凝土內(nèi)部均勻分布?xì)馀荩A(yù)留溫度伸縮縫等措施修補。受凍嚴(yán)重的構(gòu)件，有的要拆除，有的要加固后方可使用。

5.對因使用及環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的裂縫，要依據(jù)不同性質(zhì)采用不同的防治措施。①因多次凍融而產(chǎn)生的裂縫，除對已形成缺陷和損壞的部分予以補強或加固外，宜添加對受凍混凝土構(gòu)件的保溫措施。②因處于侵蝕性介質(zhì)中而產(chǎn)生的大面積的缺陷損傷，除應(yīng)剔除受腐蝕和損傷的部位予以補強或加固外，應(yīng)使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護。③因地震災(zāi)害的損傷要采用抗震構(gòu)造措施來預(yù)防;對已產(chǎn)生的不太嚴(yán)重的地震損傷可參考震損建筑修復(fù)加固的辦法來解決。

6.從控制溫度著手，采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r對水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

四、混凝土的早期養(yǎng)護對裂縫的影響

實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降。因此，混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:

1.防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

2.防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

3.防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個方面的效果：一方面使混凝土免受不利溫濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮；另一方面使水泥水化作用順利進行，以期達(dá)到設(shè)計的強度和抗裂能力。