混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防

文/宮大慶 沈陽泛華工程有限公司 遼寧沈陽 110000

混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防

文/宮大慶 沈陽泛華工程有限公司 遼寧沈陽 110000

鋼筋混凝土裂縫的控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，特別是隨著泵送商品混凝土獲得廣泛應(yīng)用之后，混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時，裂縫控制技術(shù)難度大大增加，本文是在大量建設(shè)實踐和現(xiàn)場實驗研究基礎(chǔ)上，概述了變形作用引起裂縫的原因，約束變形特征，抗與放的設(shè)計準(zhǔn)則以及最大裂縫寬度限值及預(yù)防進行了闡述。

裂縫；控制；水泥混凝土；鋼筋混凝土

混凝土是由水泥為主的膠結(jié)材漿體將散落的砂石混合粘結(jié)在一起,是一種多元、多相、非勻質(zhì)水泥基復(fù)合材料。從開始澆注、振搗就會出現(xiàn)骨料下沉、漿體上浮現(xiàn)象,而漿體受骨料約束,在混凝土內(nèi)部和表面會出現(xiàn)大量微細裂縫。以后隨養(yǎng)護條件、環(huán)境條件和荷載情況的變化會出現(xiàn)多種多樣的裂縫。有些裂縫在環(huán)境、荷載條件變化時可以愈合,有些裂縫則隨環(huán)境、荷載條件的變化而發(fā)展;有些肉眼可見的裂縫并不影響結(jié)構(gòu)物的安全,為無害裂縫,有些則影響結(jié)構(gòu)物的安全為有害裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，一個相當(dāng)普遍的質(zhì)量問題就是結(jié)構(gòu)的裂縫問題，且有日趨增多的趨勢，它已影響到正常的生活和生產(chǎn)，并困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員，是一個迫切需要解決的技術(shù)難題。由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴展開始的，因此人們對裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的。早在1932年，前蘇聯(lián)的教授在鋼筋混凝土強度理論就指出,如正常配筋受彎構(gòu)件的破壞狀態(tài)是指受拉區(qū)鋼筋到達屈服強度，受壓區(qū)混凝土到達受彎的抗壓強度，此狀態(tài)稱為承載力極限狀態(tài)。這一狀態(tài)全過程是伴隨著荷載的不斷增加，裂縫出現(xiàn)(鋼筋應(yīng)力只有40～60MPa)，裂縫擴展，受壓區(qū)塑性不斷發(fā)展，最后達到完全破壞。此時破壞荷載往往是裂縫出現(xiàn)荷載時的3～5倍，因此，很多大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅僅自重就超過了極限荷載的30%,在此條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶有輕微裂紋是完全正常的，結(jié)構(gòu)是安全的，恐懼是不必要的。

但是近年來大量裂縫的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系，通過大量的調(diào)查與實測研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形(水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱)，收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)及地基不均勻沉降(膨脹)變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度導(dǎo)致裂縫，統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。

一、鋼筋混凝土常見裂縫原因分析

1.1混凝土裂縫的分類

混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階段，其原因復(fù)雜多變，一般可分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類：

微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內(nèi)部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，這種砼本身固有的微觀裂縫，荷載不超過設(shè)計規(guī)定的條件下，一般視為無害。

宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認(rèn)為寬度小于0.2～0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個前提，即裂縫不再擴展，為最終寬度。

1.2混凝土裂縫的成因

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，有設(shè)計方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產(chǎn)生的，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。

（一）、使用原因(外界因素)

構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫；使用荷載超負；野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫；周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等對構(gòu)筑物的侵蝕，引起裂縫；意外事件，火災(zāi)、輕度地震等引起構(gòu)筑物的裂縫。

（二）、施工工藝原因

施工工藝涉及的面很廣，一般常涉及到的有，一是水分蒸發(fā)、水泥結(jié)塊的混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因之一。二是混凝土－種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

（三）、荷載與外荷載的原因

由各類變形荷載，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形，由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度導(dǎo)致裂縫。下面逐一進行分析：

1.溫度裂縫：溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。

2.干燥收縮裂縫：混凝土在空氣中結(jié)硬時，體積會逐漸減小，即干縮；干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同及膠質(zhì)體的膠凝等作用而導(dǎo)致變形不同所產(chǎn)生的結(jié)果。

3.塑性收縮裂縫：指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，主要原因是混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。

結(jié)語：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害與無害的界限由結(jié)構(gòu)使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過設(shè)計、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。綜合技術(shù)措施包括：合理選擇結(jié)構(gòu)形式，降低結(jié)構(gòu)約束程度，對與水平構(gòu)件梁、板、墻等采用中低強度級混凝土，加強構(gòu)造配筋。優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養(yǎng)護技術(shù)，盡量利用混凝土后期強度(60天)。對于超長結(jié)構(gòu)可采取跳倉澆灌或后澆帶方法施工。少量有害裂縫采用近代化學(xué)灌漿技術(shù)處理，滿足設(shè)計使用和耐久性要求，不應(yīng)因此降低工程質(zhì)量評定標(biāo)。

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[3]張治中. 高層建筑大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因與防治措施[J]. 建筑與環(huán)境, 2015(4):71-72.

宮大慶，男，漢族，籍貫：遼寧省沈陽市 ，學(xué)歷： 本科，單位：沈陽泛華工程有限公司,研究方向：道路橋梁