淺談混凝土非荷載裂縫的成因與控制

鄧廣林

[摘 ?要：混凝土裂縫是一個極具普通性同時也是被外界極為關注的質量問題。混凝土結構中常見的裂縫從其產生的根本原因可以分為兩大類：荷載裂縫和非荷載裂縫。根據相關調查數據表明由非荷載原因導致的混凝土產生的裂縫約占80%，而屬于荷載原因產生的裂縫約僅占20%，由此可見混凝土裂縫由非荷載原因產生的裂縫占據著主導地位，對其進行細致的討論和研究有著極具重要的現實意義。本文將著重分析非荷載因素下產生的裂縫成因及對應措施，以期提高混凝土工程實體質量。

關鍵詞：建筑施工;混凝土;成因分析;預控措施;非荷載裂縫]

1引言

現目前，隨著國家城市基礎建設的快速發展催生了建筑產業的欣欣向榮，與此同時國家相關部門對建筑施工的水平以及施工質量要求也越來越嚴格。混凝土作為構成建筑結構主體的主要材料之一，在施工過程中常出現各種成因的裂縫，一旦產生裂縫不僅影響建筑物美觀而且還會影響使用壽命。建筑施工企業如何從根本上解決混凝土裂縫問題將是一個極大的挑戰。

2混凝土非荷載裂縫的定義及其分類

由于混凝土的體積收縮、溫度變化、沉陷位移等非荷載因素作用在混凝土中引起約束應力而造成的裂縫稱之為非荷載裂縫，也被稱作“非受力裂縫”。

非荷載裂縫同荷載裂縫相比，此類裂縫對結構使用功能的影響更大也更易被人們所發現，而且有損結構的耐久性，同時也是引起建筑結構矛盾糾紛的主要原因。因此對非荷載裂縫的預防是混凝土結構裂縫的主要控制方面。

混凝土結構的非荷載裂縫根據產生的具體原因不同主要分為以下三大類：溫度應力裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫。

3各類非荷載裂縫原因分析

3.1混凝土收縮裂縫

收縮裂縫產生的根本原因是濕度變化所致，在非結構性裂縫中此類裂縫占據著主導地位。收縮裂縫根據發生的時間與所致的因素不同可分為塑性裂縫、沉降收縮裂縫、干縮裂縫和三大類。

3.1.1塑性裂縫

（一）塑性裂縫定義

塑性裂縫主要發生在混凝土在凝結之前且不受配筋影響，表面因失水較快而產生收縮導致的裂縫（如圖一、圖二所示）。塑性裂縫常出現在大風或干燥環境下，此類裂縫互不連貫，一般中間寬，兩端細且長短不一，多為相互平行或多邊形狀。

（二）塑性裂縫產生原因分析

①混凝土澆筑完成后未及時采取養護措施，受自然環境等因素影響，表面水分散發過快造成體積收縮，此時的混凝土強度由于不足以抵抗其收縮，進而產生裂縫。

②使用收縮率較大的水泥;未嚴格按照配合比進行控制水泥用量，導致水泥用量過大;粉砂或細砂含量過高導致水灰比過大。

③模板澆筑前未進行灑水濕潤導致模板吸水量大。

④商砼澆筑過程中對側模產生過大壓力，導致模板變形。

3.1.2干縮裂縫

（一）干縮裂縫定義

在混凝土硬化過程中，由于內部干縮而引起體積變化，當這種變化受到各方面的因素約束時，就可能產生干縮裂縫（如圖三所示）。干縮裂縫常在混凝土養護完畢一段時間后出現在結構表面或側面，裂縫較細相互交錯，隨外部環境變化影響而逐漸增大。

（二）干縮裂縫產生原因分析

①混凝土振搗方法不當，致使構件表面形成水泥含量較大的砂漿層。

②混凝土澆筑完成后未及時進行養護造成其表面水分迅速蒸發，結構表面由于水分損失導致體積急劇收縮，而內部濕度變化小收縮也小，此時在受到內部混凝土的約束的情況下產生拉應力從而導致裂縫產生。

③構件因水分被外界吸收造成體積收縮同時受到墊層或地基的約束而導致裂縫。

④混凝土水泥用量、水灰比或含砂率過大。

3.1.3沉降收縮裂縫

（一）沉降收縮裂縫定義

沉降收縮裂縫是一種常見的早期裂縫，發生在混凝土澆筑完成后，終凝前，混凝土尚無任何強度時。裂縫通常沿主筋通長方向出現呈梭型（中間寬兩端窄）。常出現在結構的梁板節點、變截面處、板肋節點、梁柱節點等處，深度可達鋼筋表面，此裂縫是引起鋼筋銹蝕的常見原因（如圖四、圖五所示）。

（二）沉降收縮裂縫原因分析

①混凝土振搗方法不當或振搗過度。

②混凝土塌落度、水灰比、砂率過大。

③混凝土澆筑方法不當，對截面較大的構件采取連續澆筑時，間隔時間較短。

3.2溫度應力裂縫

（一）溫度應力裂縫定義

在混凝土澆筑完成后的初凝過程中，由于水泥水化熱得不到及時散發，導致混凝土內部溫度急劇升高，形成較大內外溫差致使混凝土的形變超過當時極限拉伸應變或抗拉強度而形成細小的裂縫，同時也為后期形成溫度裂縫埋下伏筆。在工程中后期雖然通過抹灰或裝修將早期留下的細小裂縫遮蓋，但在溫度及濕度變化較大影響情況下這些細小裂縫就會顯現出來，其中以冬季施工經過夏季或遇較干燥環境時表現尤為突出，所以溫度裂縫一般出現在工程的中后期。

溫度裂縫的走向一般無規律性。縱橫交錯的裂縫常出現在大面積結構上;貫穿性裂縫一般沿著長邊分段出現與短邊方向接近平行;與短邊平行的裂縫常出現在梁板類結構上。此類裂縫寬度大小不一，在溫差較大的情況下表現尤為明顯，夏季較窄，冬季較寬。（如圖六、圖七所示）。

（二）溫度裂縫原因分析

①混凝土早期養護不及時或養護方法不當。

②冬季施工時為提高模板周轉率過早拆模。

③混凝土塌落度過大、骨料級配、水泥品種選用不當。

3.3沉降裂縫

（一）沉降裂縫定義

沉降裂縫主要是由于基礎土質松軟、不勻、遇水浸泡造成不均勻沉降或模板支撐底部松動，模板剛度不足，模板支撐間距過大等因素所致。

沉降裂縫多為貫穿性裂縫，基礎變形情況決定此類裂縫的方向、大小、形狀。裂縫走向一般呈30°～45°角或與地面垂直方向延伸。縫寬一般不受溫度變化影響通常與基礎沉降程度成正比關系。基礎沉降穩定之后此類裂縫也基本趨于穩定（如圖八、圖九所示）。

（二）沉降裂縫產生原因分析

①地基未經夯實，混凝土澆筑過程中或澆筑完成后地基發生不均勻沉降。

②模板腳手架基礎未采取截排水措施導致地基或基礎被水浸泡。

③模板剛度不足，或模板腳手架搭設不合規模板支撐間距過大。

④施工過程中為加快模板周轉速率，在混凝土未達到標準強度便進行強制拆模。

4混凝土非荷載裂縫控制措施

4.1收縮裂縫控制措施

4.1.1塑性收縮裂縫控制措施

①及時養護。在混凝土澆筑完成后應及時采取有效的養護措施減少裂縫產生的可能性。可采取覆蓋草簾、塑料薄膜等進行保濕養護。

②對混凝土的塌落度及水灰比進行嚴格控制。商品混凝土在保證正常泵送的情況下，合理的降低坍落度;水灰比可結合類似工程經驗并結合相關實驗確定宜控制在0.45以下。

③混凝土澆筑。混凝土澆筑前應完成對模板的加固，防止側模由于壓力過大而產生變形;在高溫天氣澆筑應提前灑水潤濕模板或墊層;采用商砼時，攪拌應適度，在保證其工作性能的前提下盡量減少商砼攪拌時間;提前做好混凝土澆筑工作的計劃與安排，盡可能的縮短混凝土澆筑至養護的時間。

④外加劑的選擇。為保證商砼流動性可采用經試驗確定的混雜纖維，盡量少用或不用緩凝劑、保塑料等外加劑。

4.1.2干燥收縮裂縫控制措施

①混凝土應進行細致振搗，并采取相應措施保證其振搗密實，同時還應注意嚴禁過振。

②注重前期養護結合實際情況可適當的對養護時間進行延長。

③混凝土澆筑前應對墊層、基礎等進行灑水濕潤，減小在澆筑過程中或澆筑完成后對構件的水分吸收。

④盡量采用中低熱水泥，嚴格按照配合比控制水泥的用量，嚴禁超用。

⑤采取及時進行二次抹壓的方法減小混凝土收縮量同時提高抗拉強度。

4.1.3沉降收縮裂縫控制措施

①在滿足澆筑要求時，水灰比宜控制在0.6以下，坍落度應最大限度的減小。

②混凝土攪拌時間適當。采用自拌混凝土時，混凝土的拌和時間可通過試驗確定，避免因為拌和時間不當造成其均勻性破壞。

③澆筑過程中，應控制澆筑速度，避免澆筑太快而造成混凝土振搗不充分或堆積。

④澆筑較大截面構件采取分層澆筑時，應留足必要的工藝間歇時間。采用二次振搗的方法提高鋼筋與混凝土之間的握裹力，從而提高抗裂性。

4.2溫度應力裂縫控制措施

①防止表面溫度應力裂縫關鍵在于控制混凝土內外的溫差，混凝土在澆筑完成后應及時覆蓋養護，在冬季施工時應采取必要的保溫措施。

②嚴格控制拆模時間，嚴禁未達到養護齡期而提前拆模。

③為避免產生貫穿或深層裂縫，水泥應盡量選用低水化熱的或摻入適量的粉煤灰。

④骨料應選用級配良好的，嚴格控制水灰比和砂石含泥量，振搗過程應細致充分，以保證混凝土的抗拉強度和密實度。

⑤采取降低混凝土入模溫度等措施，如澆筑時避開高溫時段，用冰水拌合混凝土等。

4.3沉降裂縫控制措施

①對不均勻、軟弱地基應進行夯實，支模完成后可采用在模板上疊放沙袋的方法進行預壓，以消除地基不均勻沉降以及模板支架的非彈性變形、彈性變形。

②對模板腳手架基礎應設置完善的截排水措施，防止基礎被水浸泡后沉降、軟化。

③模板及其支撐材料要有足夠的剛度、穩定性、強度;模板腳手架搭設前應進行安全技術交底，派專人監督作業人員按照審核完成后方案進行搭設。模板拆除應符合規定、規范時間。

5結論

建筑結構設計應堅持以“抗--放”相結合的原則;工程施工過程中對混凝土裂縫預控的根本在于“防”，而不在于“治”;對混凝土的原材料嚴格把好源頭控制關。原材料、施工、結構設計等因素相互之間對結構產生裂縫有著間接或直接的聯系，因此先對裂縫甄別分類然后進行系統、全面、細致分析研究是至關重要的。查清原因，采取相對應措施進行處理，盡量將裂縫產生控制在源頭或最大限度的控制在要求范圍以內，以此解決裂縫問題從而提高混凝土工程質量。

中冶建工集團有限公司