混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

郭 曉 強(qiáng)

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原　030012)

0　引言

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)的主要建筑材料從磚砌體變?yōu)榛炷敛牧稀；炷敛牧暇哂袕?qiáng)度高、性能穩(wěn)定、整體性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛推廣應(yīng)用。混凝土材料的制備工藝從最原始的施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐坊炷粒碇炷敛牧闲阅芎蛷?qiáng)度從不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，從粗放型生產(chǎn)向精細(xì)、低污染方向發(fā)展，商品混凝土的普及應(yīng)用又同時(shí)推動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展。商品混凝土在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也易出現(xiàn)因施工工藝不到位或養(yǎng)護(hù)不到位而出現(xiàn)影響混凝土性能或整體性的缺陷，比如蜂窩麻面、爛根、夾渣、孔洞和裂縫等。其中混凝土構(gòu)件中最常見(jiàn)的缺陷之一是裂縫，裂縫產(chǎn)生的原因有很多，有些是由于單方面因素引起，有些是由于多方面因素引起，不同的影響因素產(chǎn)生的裂縫形式不同。根據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn)，在混凝土構(gòu)件中，極易因各種因素影響而產(chǎn)生裂縫的部位分別為地下室剪力墻構(gòu)件、樓板構(gòu)件、梁構(gòu)件和柱構(gòu)件，因此本文主要從這幾類構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的原因、危害及防治方面進(jìn)行分析，從而為其他相關(guān)混凝土工程項(xiàng)目提供一定的借鑒和參考。

1　混凝土塑性收縮開(kāi)裂

混凝土收縮裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中較為常見(jiàn)的裂縫形式，這種裂縫多出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件的表面，裂縫走勢(shì)無(wú)規(guī)律，不規(guī)則，這種裂縫在夏季極易出現(xiàn)。

1.1　裂縫產(chǎn)生的原因及危害

混凝土產(chǎn)生塑性收縮裂縫主要是由于混凝土配合比內(nèi)水泥用量過(guò)多、水灰比過(guò)大、養(yǎng)護(hù)不到位或混凝土表面失水較快所致。混凝土澆筑完成后，混凝土拌合物內(nèi)的水泥與水發(fā)生化合反應(yīng)，而混凝土失水較快體積減小，導(dǎo)致混凝土表面水泥漿在未達(dá)到初凝強(qiáng)度時(shí)受到拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。這種裂縫多數(shù)為混凝土表面裂縫，因此不影響混凝土構(gòu)件的承載力，但由于裂縫的存在，間接的削弱了裂縫處鋼筋的保護(hù)層厚度，從而對(duì)混凝土構(gòu)件的耐久性有一定的影響。

1.2　裂縫防治措施

1)商品混凝土攪拌站在確定配合比時(shí)，應(yīng)對(duì)各材料的用量進(jìn)行進(jìn)一步的精確，嚴(yán)格控制膠凝材料如水泥、粉煤灰和礦粉的摻量，尤其是對(duì)細(xì)骨料的用量進(jìn)行控制。顆粒越小的建筑材料在混凝土拌合物澆筑完成后產(chǎn)生的體積變化越大，從而導(dǎo)致收縮裂縫的數(shù)量越多，程度更為嚴(yán)重，因此混凝土攪拌站在配合比設(shè)計(jì)中和進(jìn)料攪拌時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制各原材料間的比例。

2)混凝土攪拌站應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土水灰比，施工單位在澆筑過(guò)程中應(yīng)禁止在泵送的混凝土中加水。混凝土攪拌站控制水灰比可有效降低混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生；施工單位在施工過(guò)程中，施工人員往往為便于振搗操作，私自在混凝土中加水，從而導(dǎo)致混凝土含水量大幅度增加，增大了混凝土收縮裂縫產(chǎn)生的概率和嚴(yán)重程度，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析，影響混凝土強(qiáng)度。

3)在混凝土澆筑前，施工單位應(yīng)將待澆筑的構(gòu)件模板進(jìn)行充分潤(rùn)濕，并且無(wú)流動(dòng)水，避免模板過(guò)為干燥而將混凝土拌合物內(nèi)的水分吸水從而改變與模板交接位置處的混凝土水灰比，或避免模板過(guò)為濕潤(rùn)而影響該位置混凝土拌合物的水灰比，從而降低收縮裂縫產(chǎn)生的概率。

4)混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，應(yīng)避免在大風(fēng)或太陽(yáng)暴曬下施工作業(yè)，若不可避免時(shí)，應(yīng)采取一定的防風(fēng)措施或遮陽(yáng)措施，避免混凝土拌合物表面失水較快，從而降低收縮裂縫產(chǎn)生的概率。

5)混凝土澆筑完成后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行二次振搗或進(jìn)行相應(yīng)的抹壓施工，將混凝土拌合物內(nèi)的水分重分配，使得水分分部的更為均勻，從而降低混凝土塑形收縮裂縫產(chǎn)生的概率，并減少其產(chǎn)生的數(shù)量。

2　混凝土沉降收縮裂縫

混凝土沉降收縮裂縫表現(xiàn)為沿混凝土構(gòu)件的主筋方向或箍筋方向出現(xiàn)，裂縫深度為實(shí)際的鋼筋保護(hù)層厚度。這類裂縫多出現(xiàn)在截面較大的梁或一次成型的剪力墻中，裂縫寬度較小。

2.1　裂縫產(chǎn)生的原因及危害

混凝土沉降收縮裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于在混凝土振搗后，混凝土拌合物內(nèi)的粗骨料下沉，空氣和水分上升，粗骨料在下沉過(guò)程中受到鋼筋阻礙而產(chǎn)生，這種裂縫不影響構(gòu)件的承載能力，但對(duì)耐久性有一定的影響。

2.2　裂縫防治措施

1)商品混凝土攪拌站在確定配合比時(shí)，應(yīng)對(duì)混凝土原材料的性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)水灰比進(jìn)行相應(yīng)控制，同時(shí)還應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的坍落度進(jìn)行測(cè)試，在不影響混凝土強(qiáng)度的前提下確保混凝土的流動(dòng)性。

2)施工單位在澆筑截面高度較大的梁時(shí)，如梁高超過(guò)800 mm，梁中部和頂部布置的構(gòu)造筋和腰筋數(shù)量較多，此時(shí)應(yīng)降低澆筑速度，盡量使用分層澆筑法進(jìn)行澆筑。澆筑時(shí)在混凝土不產(chǎn)生冷縫的前提下，盡可能的將兩層混凝土澆筑時(shí)間間隔1 h～1.5 h，待其穩(wěn)定后再進(jìn)行上層混凝土的澆筑。

3　混凝土豎向結(jié)構(gòu)溫度裂縫

混凝土豎向結(jié)構(gòu)溫度裂縫主要出現(xiàn)在地下室剪力墻構(gòu)件的中部或暗柱的中部，盡管在目前的設(shè)計(jì)資料和施工現(xiàn)場(chǎng)中均使用后澆帶來(lái)避免此類裂縫的產(chǎn)生，但溫度裂縫仍會(huì)在后澆帶的中部產(chǎn)生。溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理與收縮裂縫類似，但主要受到的影響因素為外界溫度變化。這類裂縫產(chǎn)生后形成的是通透型裂縫，貫穿剪力墻的截面厚度，且裂縫上下連通。這類裂縫多出現(xiàn)于混凝土構(gòu)件澆筑后2個(gè)～3個(gè)月間，裂縫寬度隨著溫差變化而變化。

3.1　裂縫產(chǎn)生的原因及危害

豎向結(jié)構(gòu)溫度裂縫產(chǎn)生原因主要是由于外界溫度變化引起，除此之外還受到多方面因素影響，如在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的配筋率盡管滿足豎向承載和地震力作用，但配筋率不能滿足抵抗混凝土溫度變形的要求；計(jì)算混凝土配合比時(shí)，加入的水化熱較大的膠凝材料(水泥)，水灰比較小，產(chǎn)生的水化熱較大，從而導(dǎo)致混凝土溫度變形開(kāi)裂；振搗施工時(shí)振搗不到位，養(yǎng)護(hù)不充分等均會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。豎向結(jié)構(gòu)溫度裂縫盡管對(duì)構(gòu)件的承載力影響較小，但對(duì)構(gòu)件的抗?jié)B性和整體性、耐久性均有一定的影響，施工單位在施工時(shí)應(yīng)避免此類裂縫的產(chǎn)生。

3.2　裂縫防治措施

1)在進(jìn)行澆筑施工時(shí)，應(yīng)考慮混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差因素影響，當(dāng)溫差較大時(shí)應(yīng)暫停施工或采取一定措施降低溫差；在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工時(shí)，應(yīng)將混凝土構(gòu)件進(jìn)行覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土構(gòu)件表面水分散失較快而產(chǎn)生裂縫。

2)在地下室外剪力墻拆模后應(yīng)及時(shí)驗(yàn)收，并將其外側(cè)回填，減小室內(nèi)外溫差，避免溫度裂縫產(chǎn)生。

3)在進(jìn)行冬季施工時(shí)，應(yīng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，在混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行有效的保溫、保濕措施。

4　混凝土受力變形裂縫

混凝土受力變形裂縫主要產(chǎn)生于梁、板構(gòu)件的中部，這類裂縫一般為貫穿型裂縫。這類裂縫出現(xiàn)在混凝土梁構(gòu)件上時(shí)，表現(xiàn)為沿梁側(cè)面與地面呈45°～60°角，這類裂縫不受溫度變化影響；當(dāng)這類裂縫出現(xiàn)在板構(gòu)件上時(shí)，多出現(xiàn)在沿支模時(shí)底部支撐位置或板中位置，裂縫形態(tài)呈直線型。

4.1　裂縫產(chǎn)生的原因及危害

這類裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于在施工過(guò)程中拆模較早引起的，拆模時(shí)混凝土還未達(dá)到一定強(qiáng)度。在支模時(shí)底部支撐設(shè)置間距較大，導(dǎo)致底部支撐剛度較小，混凝土構(gòu)件產(chǎn)生沉降變形；或混凝土未達(dá)到制定齡期時(shí)，在混凝土構(gòu)件頂部堆載，從而超過(guò)了此時(shí)混凝土構(gòu)件的荷載，最終導(dǎo)致混凝土構(gòu)件上產(chǎn)生裂縫。這類裂縫對(duì)混凝土構(gòu)件的承載力、耐久性均有一定的影響，施工過(guò)程中若出現(xiàn)此類現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行相應(yīng)加固處理。

4.2　裂縫防治措施

1)在進(jìn)行支模施工時(shí)，施工單位應(yīng)嚴(yán)格計(jì)算模板上荷載，根據(jù)荷載情況和相關(guān)施工規(guī)范布置豎向支撐，避免因支撐剛度不足而發(fā)生彎曲變形，從而影響澆筑施工質(zhì)量。

2)拆模前，應(yīng)根據(jù)預(yù)留混凝土試塊的強(qiáng)度，確定拆模時(shí)間，避免混凝土因強(qiáng)度不足而開(kāi)裂。

3)在進(jìn)行上層混凝土澆筑施工時(shí)，禁止在樓板上進(jìn)行堆載，避免裂縫的產(chǎn)生。

5　混凝土膨脹變形裂縫

混凝土膨脹變形裂縫產(chǎn)生于混凝土構(gòu)件的任何部位，這種裂縫主要是由于混凝土材料自身引起。這種裂縫主要出現(xiàn)在水泥水化反應(yīng)的中期，出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件的表面，外觀呈龜裂狀或者網(wǎng)狀。

5.1　裂縫產(chǎn)生的原因及危害

混凝土膨脹變形裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于水泥的安定性引起，水泥中含有大量的游離氧化鈣和氧化鎂等物質(zhì)，此類物質(zhì)通過(guò)水解后自身體積產(chǎn)生不均勻膨脹變形，當(dāng)變形量超過(guò)混凝土材料的極限抗拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件隨機(jī)產(chǎn)生裂縫。這類裂縫對(duì)混凝土構(gòu)件的承載力影響較小，但由于水泥質(zhì)量不合格，導(dǎo)致制作的混凝土質(zhì)量存在相應(yīng)的缺陷。

5.2　裂縫防治措施

1)混凝土攪拌站在選用水泥時(shí)，應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、合格的水泥，避免使用小水泥廠生產(chǎn)的不合格水泥，采購(gòu)水泥時(shí)應(yīng)對(duì)水泥的合格證進(jìn)行檢查，并對(duì)水泥的安定性進(jìn)行抽樣檢測(cè)，合格后方可進(jìn)場(chǎng)使用。

2)混凝土原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)原材料的雜質(zhì)含量進(jìn)行檢驗(yàn)，避免在攪拌時(shí)易膨脹物質(zhì)遇水發(fā)生膨脹變形，從而影響混凝土質(zhì)量。

6　結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)得到在澆筑混凝土?xí)r，易在混凝土構(gòu)件上產(chǎn)生的裂縫類型、原因及危害等進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治措施，從而提高混凝土的澆筑施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)安全。

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