混凝土結構裂縫成因及控制措施探析

王 一 蔣芝桂

（貴陽市建筑設計院有限公司 貴州貴陽 550081）

混凝土在建筑結構設計中使用十分廣泛，混凝土結構以及預應力混凝土結構技術快速發展，有關混凝土結構設計的基礎理論在不斷更新、完善。新的建筑材料，新的設計理念以及新的建筑工藝也在不斷出現。混凝土作為建筑結構不可或缺的原材料，對其內部成分組成、力學特性、抗老化性能的研究是十分必要的。混凝土自身的結構成分導致其產生裂縫是不可避免的，建筑裂縫影響建筑的外觀，更會導致建筑整體結構的受力分布發生變化，進而導致一些不可預知的后果，因此對混凝土結構裂縫成因進行分析并對其進行控制是十分有必要的。

1 裂縫形成的原因分析

1.1 裂縫產生的基本理論闡述

混凝土是水泥與骨料的混合物，其受力特性是擁有較強的抗壓強度，而抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的1/10左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。鋼筋混凝土結構采用在混凝土中加入鋼筋與之共同工作，由鋼筋承擔其中的拉力，混凝土承擔壓應力，與鋼筋相比，混凝土的延展性比較差，屬于脆性材料，這就導致其在比較小的變形情況下就會出現開裂現象。另外，現代試驗研究設備（如X光成像設備、超聲儀等）已完全證實了在尚未受荷的混凝土結構中存在肉眼不可見的微觀裂縫，可以認為，混凝土結構存在裂縫是絕對的，無裂縫是相對的，所謂結構的抗裂只是把裂縫控制在一定的合理范圍而已。

1.2 混凝土選材原因

高強度等級混凝土有利于減小結構構件尺寸，但提升混凝土強度的方法是增加單方水泥用量、減低水灰比和應用高標號水泥，但這有可能導致水泥水化熱升高和混凝土收縮變形加大，進而導致開裂發生。在結構設計中，不同的受力構件應選擇強度等級不同的混凝土，比如柱、墻應采用高強度等級混凝土，梁、板可以采用中低強度等級混凝土。若梁、板都采用高強度等級混凝土，則可能因樓蓋平面尺寸較大而產生收縮裂縫；反之，若梁柱和樓板都采用中低強度等級混凝土，則可能會導致在比較大的載荷作用下產生裂縫。

1.3 溫度變化原因

溫度的變化會導致物體產生內應力，混凝土也不例外，在環境溫度的變化下，混凝土內部出現了拉應力，當產生的拉應力大于混凝土內部材料的結合力時，就會導致混凝土開裂，因此，在建筑的整體結構設計中，若未能考慮實際情況，一些保溫、隔熱或者伸縮縫設置不合理，就會導致在溫度變化下產生裂縫。

1.4 施工方面原因

施工方面導致的裂縫有幾點原因：①在實際施工過程中，施工人員的自身專業素質不足，在進行模板安裝捆扎時，沒有按照規章制度進行操作，導致模板沒有安裝到相應位置或者支撐模板的構件剛度不足，從而導致裂縫產生；②鋼筋在混凝土中分布的位置不合理，導致鋼筋不能發揮最大作用，而導致開裂發生；③混凝土在硬化之前承受較大載荷發生沉降或者施工單位為了趕工期，模板拆除過早，也會導致開裂發生。以上三種開裂都會對建筑結構的載荷分布產生影響，進而影響工程質量。

1.5 設計方面原因

在建筑結構整體的載荷計算中，由于計算的疏忽，設計載荷預留安全系數不夠，使得一些結構部件在長期使用過程中產生裂縫；在裝修過程中，也會產生附加載荷，如果在前期計算中，未能將裝修載荷充分考慮進去，也會在后期的裝修過程中產生裂縫；在設計過程中，由于經驗不足，將剛度差異較大的部分設計在一起，在相同載荷作用下，剛度較小的部位變形大，剛度較大的部位變形較小，從而導致在二者連接區域產生裂縫。比如框支梁、預應力梁等高度或跨度較大的梁變形比較大，會導致側邊樓板變形從而導致裂縫產生。

2 裂縫控制措施

通過前述對混凝土結構各類裂縫成因的分析可見，對混凝土結構裂縫的控制，主要應從建筑材料選擇、建筑結構設計及建筑施工三個方面采取相應的措施。

2.1 強化監督管理

一些廠家出廠的原材料達不到相關要求，比如水泥牌號與實際不符、鋼筋抗拉強度、直徑低于標準值。有些施工單位為了節約成本，往往采購比較便宜的原材料，這會導致原材料的整體性能比較低。有些質檢人員責任意識淡薄，對同一牌號、同一批次的原材料檢測合格后，對同一牌號、另一批次的原材料便不進行檢測，這也會到導致一些不合格的材料進行施工現場，導致最終建筑質量不能達到國家標準。因此，在建筑初始階段就應該對原材料嚴格把控，提升質檢人員自身素質與能力，還應按照相關流程對施工標準、施工進度進行控制，最終達到提升建筑質量的目的。

2.2 對建筑物施工過程進行把控

明確混凝土的澆筑方法、澆筑次序，以及澆筑過程中需要注意的事項，由于澆筑過程的復雜性，因此需要建筑人員需要有較高的職業素質。與此同時，由于鋼筋的長度較長，跨度比較大，可能會產生比較大的位移，因此將鋼筋位置控制在合理范圍之內也是十分重要的。另一方面，應根據混凝土材料與周邊環境溫度等確定保養時間，在澆筑完成后立即進行合理的混凝土的保溫、保濕處理，并定期進行測量，防止裂紋產生。

2.3 合理設置伸縮縫

在設計過程中，可以將整體建筑結構劃分為幾個獨立的變形單元，在各單元之間設置沉降縫、伸縮縫等，能夠解決基礎不均勻沉降以及由于環境溫度變化導致的內部應力問題。但是，有些時候伸縮縫或者沉降縫的設置是以犧牲建筑的使用功能為代價的，如果建筑的使用功能必須緊密的聯系在一起，便不能設置伸縮縫。

2.4 對建筑物設置后澆帶

后澆帶，應用于變形縫不能設置時，主要為了適應建筑結構沉降、環境溫度改變而帶來的混凝土收縮，在基礎底板、梁墻等位置預先設置施工縫，經過若干時間后再進行澆筑，將建筑結構連接為整體。需要注意的是，為防止前后澆筑的混凝土之間出現裂縫，后澆帶的混凝土結構強度要比基礎構建的強度高一個等級，而且應選擇溫度較低時進行澆筑。由于后澆帶是二次澆筑，其支撐部件的留存時間要延后一些，這會對整體建筑結構的施工通道及作業空間造成一些影響，同時也會造成總工期延后。

2.5 對建筑結構設置膨脹混凝土加強帶

膨脹混凝土加強帶，主要是在其內部增加膨脹劑，使膨脹劑與水泥水化產物發生化學反應，從而使混凝土發生膨脹，其強度高于澆筑混凝土一個等級，設置在建筑結構收縮應力最大的位置，位于建筑結構長度方向的中間位置。工程實踐表明，膨脹混凝土加強帶，可以不間斷施工，超長混凝土結構都可以做到不留縫隙不開裂，消除了分縫處理引發的麻煩，縮短了施工工期，節約了施工成本，提升了效益。膨脹加強帶不足之處在于與后澆帶相比，其對于混凝土收縮變形的控制效果較差。另外，膨脹加強帶無法替代后澆帶進行建筑的沉降差異控制。

2.6 合理設計建筑結構，增加混凝土結構抗裂構造

建筑結構設計時，應盡量設計較為規則的平面，減少樓面之間發生結構突變；在有開口或者凹口等削弱結構強度的位置，應適當增加配筋；在承受載荷較大，易產生較大變形的位置，增加加強筋，提高抗拉強度，減少裂紋；在同等配筋重量下，小直徑配筋比大直徑配筋更能預防混凝土開裂的發生。此外對于容易產生應力集中的部位，應加進行加固處理，防止裂紋產生。

2.7 采用預應力技術

預應力指的是為了改善結構的載荷分布，預先給結構施加壓應力，用以抵消結構變形產生的拉應力，減少結構的開裂。無粘接預應力技術，對于預防混凝土結構的開裂起著重要的作用。在鋼筋混凝土結構中，對鋼筋進行拉伸來產生一定的預應力，用以消除由于環境溫度的改變導致混凝土收縮而產生的拉應力，預防裂縫出現。

3 結語

混凝土結構裂縫的成因多種多樣，人為因素導致的開裂是可以避免的，由于混凝土材料的基本屬性或者環境溫度變化導致的開裂有些是無法避免的。控制混凝土結構開裂的方法也有很多種，但選擇一種既經濟又能很好的解決開裂的方法是至關重要的，這就需要我們在工作中注重理論與實踐相結合，總結經驗，長期探索，使裂縫控制的理論和技術日臻完善，從而設計、建造出更多優良的建筑。

[1]馬倩.建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制措施[J].住宅與房地產，2017（09）：107.

[2]程鴻超.建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制措施[J].工程建設與設計，2016（18）：23～24+27.

[3]劉璇璇.從建筑結構設計方面加強現澆混凝土裂縫有效控制措施探討[J].中國房地產業，2015（08）：47.