淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施

沈小峰

摘 要： 近年來，混凝土在現(xiàn)代城市建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。而建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫不僅僅會影響建筑的美觀，還會給建筑物的質(zhì)量和穩(wěn)定性造成很大的影響。本文主要探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫的成因以及控制措施。

關(guān)鍵詞： 混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；控制

混凝土在現(xiàn)代城市建設(shè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，是一種非常常見的結(jié)構(gòu)材料。隨著這類材料應(yīng)用的普及，對其的研究也在不斷深入。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，混凝土裂縫會影響到結(jié)構(gòu)的耐久性和整體性，也會影響結(jié)構(gòu)的美觀，當(dāng)裂縫發(fā)展到一定寬度的時候，甚至?xí)绊懙浇Y(jié)構(gòu)安全，所以裂縫的問題一直備受人們的關(guān)注。經(jīng)過大量的科學(xué)研究和實踐都證明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)是無法避免的，但是我們可以通過科學(xué)技術(shù)手段，盡量將裂縫的危害控制在允許范圍內(nèi)。

一、混凝土裂縫的分類

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是一個相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，從結(jié)構(gòu)的受力及承載力的角度對裂縫進行劃分，可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類。

1.結(jié)構(gòu)性裂縫：由外部荷載引起的裂縫，與結(jié)構(gòu)所受荷載相對應(yīng)，反應(yīng)出的是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力不足，這類的裂縫稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。其主要形式有：

1.1施工原因?qū)е碌牧芽p：

1.1.1施工時原材料不合格導(dǎo)致的裂縫。

1.1.2施工質(zhì)量不達標(biāo)導(dǎo)致的裂縫。

1.1.3施工中鋼筋綁扎不合格導(dǎo)致的裂縫。

1.1.4模板腳手架質(zhì)量不合格導(dǎo)致的裂縫。

1.2使用不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫：

1.2.1改變建筑物使用功能導(dǎo)致的裂縫

1.2.2偶然荷載導(dǎo)致的裂縫

1.2.3安全事故導(dǎo)致的裂縫。

1.3設(shè)計原因?qū)е碌牧芽p

1.3.1構(gòu)件剛度不夠?qū)е碌牧芽p

1.3.2鋼筋錨固長度不符合要求導(dǎo)致的裂縫

1.3.3計算模型選取不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫

1.3.4計算簡圖與實際受力不同導(dǎo)致的裂縫。

2.非結(jié)構(gòu)性裂縫

非結(jié)構(gòu)性裂縫的成因較復(fù)雜，在混凝土裂縫中占了絕大多數(shù)，其中以收縮性裂縫為主，工程中比較常見的非結(jié)構(gòu)性裂縫主要形式有：

2.1沉降裂縫

地基基礎(chǔ)承載上部結(jié)構(gòu)的荷載作用，當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)承載力不均勻或地基承載力均勻但建筑物建成后各不同部位荷載差縫，稱為沉降裂縫。這種裂縫多為貫穿的，其位置與沉降方向一致。

2.2收縮裂縫

收縮裂縫是由濕度變化引起的，它是混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。根據(jù)收縮裂縫的形成機理與形成時間的不同，工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類，此外，還有自身收縮裂縫和碳化收縮裂縫等。

2.3溫度裂縫

混凝土受溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，如果混凝土內(nèi)外溫差或季節(jié)氣溫變化過大，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫為溫度裂縫。溫度裂縫常出現(xiàn)在我國北方地區(qū)的建筑物中。

二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

混凝土工程裂縫，有些通過優(yōu)秀的設(shè)計、混凝土砂石骨料、外加劑優(yōu)選和級配優(yōu)化以及精心施工即可避免，如堿骨料反應(yīng)、含量超標(biāo)等引起的化學(xué)反應(yīng)、不均勻沉陷等引起的裂縫。但混凝土工程最常見和經(jīng)常發(fā)生的是混凝土的干縮和溫度升降變化引起溫度變形應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。水泥石或混凝土的干燥過程，是其所含水轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獾恼舭l(fā)過程，水泥石內(nèi)可蒸發(fā)水存在于大孔隙、毛細孔及凝膠孔中，干燥過程首先是大孔隙的水蒸發(fā)，隨后是毛細孔水蒸發(fā)，由粗孔到細孔到更細孔，脫水依次減少，而收縮量且依次增大在強烈干燥下，凝膠孔里的吸附水也能分解蒸發(fā)并引起收縮，毛細孔經(jīng)愈細小，可引起的蒸發(fā)的相對濕度愈低，當(dāng)前國內(nèi)外研究表明，影響混凝土工程干縮的重要因素是混凝土的含水量、水灰比、水化度水化齡期、環(huán)境濕度，其次是骨料特性與含量、含砂率、坍落度、工程的裸露程度或形狀尺寸、施工質(zhì)量以及環(huán)境氣象條件等均直接間接地產(chǎn)生影響。著者研究結(jié)果表明，影響混凝土干縮最重要的因素，是水泥的制造工藝、原材料、化學(xué)成分，還有水泥水化后水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，包括孔隙率、孔徑大小，孔隙級配、分布等。國外研究成果僅可將混凝土干縮率縮小一倍以內(nèi)，我國的研究成果則可將干縮率減小十倍。為了降低因水泥水化熱引起的溫升，通常可采用降低原材料的溫度、選擇較低的環(huán)境溫度施工、盡可能地增加散熱面積以及選用熱容量大、熱擴散速度快、熱傳導(dǎo)系數(shù)高的混凝土。

三、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

由于裂縫的產(chǎn)生是由材料的特性導(dǎo)致的，在混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在且危害較大，所以，要對混凝土裂縫正確認識，并在施工中有針對性地實施各種有效的預(yù)防措施。下面詳細闡述混凝土結(jié)構(gòu)中溫度裂縫的預(yù)防措施。

3.1一般結(jié)構(gòu)預(yù)防措施

3.1.1在混凝土中摻減水劑，降低水灰比；砂、石含泥量控制在規(guī)定范圍內(nèi)；科學(xué)選擇原材料（如石子等），合理設(shè)置配合比；按規(guī)范施工，分層澆筑，振搗到位，以提高混凝土的抗拉強度。

3.1.2在對待蒸汽養(yǎng)護結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要將升溫速度控制在15度/H以

3.1.3加強混凝土的養(yǎng)護和保溫，將結(jié)構(gòu)與外界溫度梯度控制在25度/H以內(nèi)。對澆筑后混凝土表面邊噴水邊監(jiān)測，夏季氣溫高宜延長養(yǎng)護時間，以提高抗裂能力。冬季氣溫高宜延長保溫和脫模時間，使降溫緩慢，以防溫度突然變化，溫差過大引起裂縫。基礎(chǔ)部分最好早回填，做好保濕保溫工作，減少溫度收縮裂縫。

3.1.4面對結(jié)構(gòu)薄弱部位及空洞四角、多孔板板面，宜采用設(shè)細溫度筋的方法，實行均勻分布，以提高極限拉伸值。

四、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理技術(shù)

對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫通常采用以下的處理方法。

4.1表面處理法

針對于裂縫比較淺細的、沒有達到鋼筋表面的混凝土構(gòu)件的可以用水泥砂漿或者是環(huán)氧樹脂表面涂刷的方法進行處理。而一旦表面裂縫貫通底部，并伴有漏水的情況，則可以采用在構(gòu)件表面貼補防水片的方法進行處理。

4.2填充密實法

對于中寬等的裂縫一般做法：在裂縫地方鑿成凹槽，然后填充合適的材料進行修補。例如，裂縫的寬度小于0.3mm，選擇混凝土專用的封堵材料進行填充。

4.3壓力灌漿法

這種方法一方面能夠修補面層，另一方面還能通過壓力將注射膠灌注到混凝土的內(nèi)部的裂縫處，粘結(jié)封閉裂縫同時還有補強和加固的作用。這種方法由于處理效果好，目前被廣泛的使用。

4.4結(jié)構(gòu)補強法

對于一些較大的裂縫，例如外荷載超過設(shè)計的承載范圍，由于地震、爆炸等因素造成的或者是由于鋼筋被腐蝕導(dǎo)致的裂縫，一般是使用結(jié)構(gòu)補強法。

總而言之，工程結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土裂縫的問題一直存在，因而對于鋼筋混凝土裂縫，應(yīng)采用預(yù)防為主，各部門要合理的優(yōu)化設(shè)計，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)完善施工工藝，提高施工的質(zhì)量并加強對于混凝土建筑的養(yǎng)護，從而防治混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。

參考文獻

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