淺析裂縫產生的原因以及方式

薛偉

法國人19世紀首先發明發明了鋼混結構。自進入二十世紀，成為發達國家的首選工藝，并大量使用。就現階段而言，鋼混結構自身也存在著自重大、周期長、污染嚴重等問題，各發達國家逐漸使用鋼結構代替。對比我國實際情況，鋼混結構的結構形式為主的狀態，會長時間保持下去。近年來，我國城市化建設進展飛速，建筑業的發展可謂一馬當先。保障鋼混結構的質量，是經濟建設的基礎。而對于鋼混結構中減少出現裂縫，也成為鋼混結構質量控制以及工程成敗的重中之重。

裂縫是降低鋼混結構防水性、結構安全以及耐久性的元兇之一。導致鋼混結構裂縫的原因很多，可分為施工工藝、設計、環境以及材料四個因素。本文將圍繞這四個因素進行論述，結合自身從事監理行業經歷。對這些因素進行逐條分析。

1 設計因素

1.1 結構設計因素。在開始設計文件工作前，如果設計依據（如勘探數據、地質報告等）本身存在誤差，極有可能增加因設計原始依據資料不真實，而產生建筑物產生沉降裂縫的風險。由于沉降而引發的裂縫則對于建筑物本身來說則是致命的缺陷，極易因造成安全及質量的重大事故。故真實的地質資料及數據，不但是確保工程整體質量及安全的首要前提。也是裂縫控制的首要保障。

目前我國現行的設計規范是以強度安全考慮為主，而混凝土控制收縮以及溫度應力的配筋，有時則考慮不足。比如就對整體鋼混結構而言，墻柱混凝土構件的溫度或收縮應力，是會沿與樓板交接部位，順樓板方向傳遞的。而樓板面上層鋪設的負彎矩鋼筋，一般主要考慮彎曲變形，而對于應力集中的考慮往往不足。從而有可能造成樓板端部出現裂縫的情況。

水電專業設計樓板穿線時，與結構設計脫節，造成樓板開裂。線管集中或多層時。在線管密集的位置就會出現“真空”效果。此位置裂縫極易產生。

1.2 配合比設計因素。商品砼是目前建筑市場采用的砼供貨方式。配合比全部為攪拌站自身實驗室進行。良好的配比能夠有效地減少砼自身的水化熱，從而降低砼開裂的情況發生。我認為應注意以下幾個方面：

1.2.1 嚴格控制水膠比，適當減少水泥泥用量。這樣可以降低水用量，水化熱從而降低。因為在水化熱的過程中，殘留的水分子會使砼內部形成大小不一的氣泡。從力學方面分析，如果殘留氣泡集中，砼構件會在荷載作用在，在氣泡集中部位產生裂縫。

1.2.2 如果是大體積砼，應優先使用如粉煤灰硅酸或者礦渣硅酸鹽等低水化熱水泥，硅酸鹽水泥水化熱高，不應使用。且應考慮有效考慮混凝土終凝過后所提高的強度，水泥可適當的節省。通過實驗表明，每少用水泥100kg，就可以降低1度的砼溫度。

1.2.3 盡量多投放粗骨料，減少含水率，細沙杜絕投放，認真檢查骨料的含泥量。

1.2.4 減水劑對水化熱的控制效果明顯。尤其是在地下室等有防水要求的砼中添加抗裂防水劑效果更加明顯。該添加劑能夠提高緩凝時間約5小時左右；提供15%左右的減水率；對于提高砼與鋼筋的粘結力有一定的作用。

2 材料因素

相較設計因素而言，材料選用的好壞，對裂縫控制有著更明顯更直觀的效果。 需要注意的有以下幾點：

2.1 水泥：作為砼中最重要的兩種材料之一，如果水泥在使用時出現過期或者受潮等情況，以直接影響到砼的強度，從而增大裂縫產生的幾率。堿集反應是堿含量超標引起的，它會使砼內部膨脹，從而引起開裂。堿集反應不僅會造成裂縫，還會導致砼自身耐久性下降甚至喪失作用，故有砼中的“癌癥”之稱，可見其危害性。水硬性材料在固化中，體積變化不均勻，自身會產生應力，從而造成裂縫。而這種變化被稱為水泥安定性不合格。可以看出，嚴格的抽檢復試制度，是控制水泥質量最有效的方式。

2.2 骨料：骨料對于抗裂的作用是非常直觀的。含泥量過大是產生裂縫的元兇之一。總體含泥量必須控制在不超過1.5%，可有效的減少開裂情況。其次，如果使用了級配不佳的骨料，那么水泥就要增大投入量，間接增加砼裂縫出現的概率。骨料分為粗細兩種。粗骨料宜選用多級或二級級配配置；細骨料應選用中粗砂，不得使用細沙，且嚴格控制硫化物或有機物等容易影響砼粘合性材料的含量。

2.3 粉煤灰對降低砼開裂的作用可謂“變廢為寶”。它可以替換一定量水泥，這樣水化熱可以得到控制，熱膨脹性也就隨著降低；并且還具有一定的抗滲性。

3 施工工藝因素

再好的砼，采用施工工藝有誤，也非常容易的會出現裂縫。完整完善的操作流程是解決砼質量問題的基礎，也是解決砼裂縫發生的措施。需要注意的有以下幾點：

在砼硬化過程中，如果基層或模板剛度、穩定性不足，極有可能因局部沉陷或擾動而產生裂縫。澆筑前必須確保基層土體密實、夯實到位；模板剛度及穩定性必須合格；其次為控制拆模時間，砼強度未滿足要求前過早拆模，水泥與骨料之間的粘結力以及砼自身剛度不能有效抵抗自身重力，極易產生裂縫，且此類裂縫危害性極大。

真到時間過短或過長以及振搗間距不合理，均被稱為振搗方式不當。離析、分層等情況都是由振搗不當產生的，這樣砼表層離析砂漿會出現干縮裂紋。砼內部也會發生骨料不均勻干縮固化，裂縫也隨之顯露出來。

目前我國在鋼混結構施工中，基本采用商品砼。而商品砼考慮到泵送以及運輸時間增加等客觀現實，通常需要增加砼塌落度、延長初凝時間。施工時應充分考慮泵送砼的特殊性，采用“多振搗、多收面”的增加工序次數的方式，在初凝前多次重復必要工序，避免砼表面出現裂縫。

如果說什么是造成砼干縮性開裂的關進問題，那一定是養護不當造成的。成活后的砼，表層水分會快速揮發，并快速干縮。我們通過以往的實驗可以證明，當16m/s的風速吹過砼表面時，與無風狀態下的砼表面相對比而言，水分蒸發速度提高了4倍。高溫和陽光直射狀態下更加明顯。

水循環法、拋石法的使用，能夠有效減少，因大體積砼水化熱過高，造成內外溫差過大而出現裂縫的幾率。相比較拋石法而言，水循環法的可施工性更高。

4 環境因素

溫度的變化，是環境因素主要要考慮的問題。他由兩方面組成：環境溫度，內部溫度。個人認為由于環境因素而引發的裂縫主要有以下幾點：

外部溫度變化，主要指冬季施工期間，室外溫度低而造成砼內部與室外溫度差異增大，使砼內部產生溫度應力。當這種應力大于砼自身能夠承受的應力變形時，砼裂縫自然就會產生。這種裂縫不但會出現在新澆筑的砼內部，還會出現在各構件節點部位。綜合蓄熱發是目前冬季施工中最常使用的保溫方法之一，但不論采用何種保溫方式，首先必須做好熱工計算，并根據計算結果制定最有效的保溫措施。

內部溫度變化，主要出現在體積較大的砼施工中。大體積砼一般較厚，本身構件外部散熱就比內部快。而水化熱發生時，砼自身強度并不高，故容易造成內外溫差過大而產生的溫度應力裂縫。施工前應有效計算砼內部水化熱程度，結合外部環境溫度，制定大體積砼施工及養護方案，避免出現溫度應力裂縫。

在一部分砼開裂的案例中，人們往往忽視了一種情況的發生，那就是鋼筋銹蝕因素造成的砼表面開裂。在砼與空氣中二氧化碳接觸的部位，發生碳化反應。此時如果鋼筋保護層過小，那么空氣中的氯化物會使鋼筋表面的氯離子量升高，而這兩種物質恰恰都能夠破壞氧化膜，使鋼筋生銹。生銹的鐵就是氧化鐵。氧化鐵的體積是原有體積的2～4倍。而這種因內部體積增大而產生的應力很有可能沿鋼筋方向造成砼開裂。其實這種裂縫在施工中出現頻率不少，但卻經常被忽視，因此鋼筋除銹工作不僅能增加握裹力，也是防止因銹蝕因素而產生裂縫的一項重要工作。