混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析

譚鵬

資中縣住房保障和房地產(chǎn)服務(wù)中心 四川資中 641300

1 裂縫的形成和類型

1.1 裂縫的形成

混凝土結(jié)構(gòu)主要是通過水、粗細(xì)骨料、外加劑以及水等構(gòu)成。水泥是混凝土結(jié)構(gòu)十分重要的膠凝材料，按一定的比例加入沙石、水、外加劑等，經(jīng)過攪拌、澆筑在模板中成型，然后經(jīng)過振搗，養(yǎng)護(hù)、撤除模板等工序而成型為結(jié)構(gòu)構(gòu)件。故混凝土結(jié)構(gòu)的原材料及施工工藝是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的重要原因之一。

變形和約束是混凝土裂縫形成的兩個(gè)要素，變形是產(chǎn)生裂縫的必然條件，發(fā)生裂縫必然有變形的存在。一般來說變形的表現(xiàn)形式包括的內(nèi)容有：收縮體積膨脹、收縮和位移的現(xiàn)象。體積收縮裂縫主要分為沉降塑性收縮、干燥收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮、溫度收縮等。

1.2 裂縫的種類

依照其形狀可以劃分為縱深、貫穿、表面、外寬內(nèi)窄、外寬內(nèi)窄等諸多裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)一般是非貫穿的裂縫。裂縫可以依據(jù)性質(zhì)劃分為穩(wěn)定和非穩(wěn)定兩種類型，裂縫的不穩(wěn)定包含了三種含義，一是裂縫的寬度逐漸擴(kuò)大以及縮小，二是裂縫的長度不斷延伸，三是裂縫的數(shù)量逐漸增加。

依據(jù)目前工程裂縫的存在問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)荷載導(dǎo)致的裂縫一般占據(jù)到1/5，變形造成的裂縫占據(jù)到4/5。荷載引起的裂縫主要有受彎、受剪、受壓等。荷載裂縫的走向有規(guī)律，與荷載的大小、方向和構(gòu)件的強(qiáng)度、截面尺寸、配筋率等有關(guān)。大多數(shù)的表現(xiàn)為豎向裂縫和水平裂縫，也存在有少量的斜向裂縫和不規(guī)則裂縫。根據(jù)荷載效應(yīng)，通常就可以做好內(nèi)力以及承載力計(jì)算獲得較為精確的結(jié)論[1]。

變形引起的裂縫主要跟材料的種類，溫度環(huán)境、約束有關(guān)。主要表現(xiàn)為：收縮裂縫、溫度裂縫、不均勻沉降裂縫、應(yīng)力集中裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫等。

非受力裂縫主要由外界的溫度變化、地基變化、基礎(chǔ)不均勻沉降、材料本身的收縮變形、混凝土的徐變等因素引起。結(jié)構(gòu)首先要變形。當(dāng)變形不能滿足或變形受到約束、限制時(shí)，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的內(nèi)力，應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)的變形將造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件裂縫。其特點(diǎn)是變形得到滿足或部分滿足應(yīng)力就得到釋放，部分結(jié)構(gòu)雖然構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不高，但如果有良好的韌性，也可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)的變化，不會(huì)出現(xiàn)裂縫。相反構(gòu)件的強(qiáng)度足夠高，但不能滿足結(jié)構(gòu)的變形，也將出現(xiàn)開裂。故結(jié)構(gòu)的開裂并不是混凝土強(qiáng)度越高越不會(huì)開裂，關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否能滿足應(yīng)力的釋放及變形[2]。

2 從裂縫形成的過程分析原因

建筑結(jié)鉤裂計(jì)嶸因分析，首先要對(duì)設(shè)計(jì)，對(duì)于施工資料做好較為精確的調(diào)查，接著對(duì)結(jié)構(gòu)處在的環(huán)境和承受的荷載做好調(diào)查工作，依據(jù)調(diào)查結(jié)果和裂縫的具體位置形態(tài)等具體特征的具體檢測結(jié)果。而從宏觀責(zé)任有著四個(gè)方面進(jìn)行分析判斷，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、原材料質(zhì)量、施工質(zhì)量較差、環(huán)境較差等等問題。

2.1 設(shè)計(jì)原因

因?yàn)樵O(shè)計(jì)錯(cuò)誤以及考慮問題導(dǎo)致出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫，一般表現(xiàn)在以下方面：①結(jié)構(gòu)方案及布置不合理。②結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤。結(jié)構(gòu)及構(gòu)件剛度低，抗裂性能差，未考慮溫度變形等。③結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，如：配筋過低或過高，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)少筋或超筋；面積較大的屋面（樓面）未設(shè)置負(fù)彎矩和溫度鋼筋；樓面板預(yù)埋管線過密或過多，分布不合理。

2.2 材料

水泥品種選用不合理。原材料對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫造成最大的影響是水泥品種。大體積選用的水泥必須是根據(jù)所處的環(huán)境選擇水泥品種。例：硅酸鹽水泥水化熱大，用于大體積混凝土工程容易出現(xiàn)裂縫，礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥抗凍性較差，干濕交替的環(huán)境可能出現(xiàn)裂縫；火山灰水泥及快硬水泥干縮性大，大體積混凝土易產(chǎn)生裂縫。其次水泥未把好檢驗(yàn)關(guān)，水泥進(jìn)鄉(xiāng)時(shí)未進(jìn)行強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時(shí)間的檢查。

粉狀摻和料、品質(zhì)不良引起裂縫。粉狀材料用量越大，收縮也越大。如摻入過量的粉煤灰、礦渣等，會(huì)加大混凝土結(jié)構(gòu)的收縮。

粗細(xì)骨料的級(jí)配不合理。在高層建筑中，常采用泵送混凝土，為了提升混凝土的可泵性，通常就會(huì)采用粒徑比較細(xì)的粗骨料或者是降低粗骨料的具體用料，粗骨料用量的降低以及粒徑的降低，就會(huì)導(dǎo)致混凝土的體積穩(wěn)定性逐漸降低，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮的情況[3]。

外加劑。外加劑在現(xiàn)代混凝土使用中是必不可少的，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，一般外加劑加入量不超過總質(zhì)量的6%，外加劑使用不合適就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土質(zhì)量情況，同時(shí)外加劑也會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮增加，外加劑在應(yīng)用以后就會(huì)提升收縮大約30%-80% 左右。

2.3 施工過程控制

施工質(zhì)量問題就會(huì)對(duì)建筑物裂縫影響較為直接，施工過程主要分為混凝土、鋼筋、模板三方面。

混凝土方面：如混凝土的配合比不當(dāng)、攪拌時(shí)間過長、混凝土澆筑的順序不當(dāng)，未充分振搗、收縮縫，沉降縫，后澆帶位置設(shè)置不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等都會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

鋼筋方面，鋼筋配置不符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。如鋼筋保- 護(hù)層過小、鋼筋之間距離比較大就會(huì)造成混凝土出現(xiàn)開裂的情況。甚至在施工過程中，擅自減小配筋率，這就會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全。施工澆筑過程中，作業(yè)人員未將錯(cuò)位的鋼筋復(fù)位等也集將導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

模板方面。模板及其支撐體系是結(jié)構(gòu)施工時(shí)必不可少的重要工具。模板支撐系統(tǒng)必須具備充足的承載力以及穩(wěn)定性。如果支撐下沉?xí)節(jié)仓幕炷亮芽p，支撐的腳手架過少或設(shè)置不當(dāng)也會(huì)造成支撐下沉；混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度或規(guī)范所規(guī)定的強(qiáng)度就拆模也會(huì)出現(xiàn)裂縫。

使用不當(dāng)。如樓面荷載超過設(shè)計(jì)荷載，環(huán)境溫、濕度差過大；長期處于有酸、鹽和氯化物侵蝕的環(huán)境；結(jié)構(gòu)處于反復(fù)凍融等。

混凝土裂縫質(zhì)量管理對(duì)結(jié)構(gòu)管理有著十分重要的內(nèi)容，做好混凝土裂縫的控制是保障建筑物安全性、適用性、耐久性的一項(xiàng)任務(wù)。