混凝土構(gòu)筑物裂縫產(chǎn)生原因分析預(yù)防及處理

余忠生

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

在眾多的工程質(zhì)量問題中，混凝土裂縫現(xiàn)象比較突出，因此必須重視混凝土裂縫分析、預(yù)防及處理。從理論上說，混凝土結(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的，在使用荷載不大的情況下，裂縫不易為肉眼所察覺。但在現(xiàn)實的建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，其中最常見的要數(shù)鋼筋砼構(gòu)件以及磚墻裂縫。在這里主要討論鋼筋砼梁出現(xiàn)裂縫的原因，主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計失誤、改變使用功能或使用不合理等常見幾種。

一、 鋼筋砼常見裂縫原因分析

1、 材料質(zhì)量

只有材料的質(zhì)量關(guān)把好了，工程質(zhì)量才會在根本上得到保證。

2、 施工工藝

施工工藝涉及的面很廣，一般常涉及到的有：

2.1、水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石的砼干縮通常是導(dǎo)致砼裂縫的重要原因。

2.2、砼是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標(biāo)志是成型后砼的均勻性和密實程度。因此砼的攪拌、運輸、澆搗等各道工序中的任何疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

2.3、模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成砼開裂。施工過程中，鋼筋表面污染、砼保護(hù)層太小或太大，澆筑中鋼筋移位等都可能引起裂縫，施工控制不嚴(yán)，超載堆荷，也可能導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

2.4、砼養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切，混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時，如干燥過快，則產(chǎn)生收縮裂縫，通常發(fā)生在表面上，裂縫不規(guī)則，寬度小，另外水泥在水化及硬化過程中，散發(fā)大量熱量，使砼內(nèi)外部產(chǎn)生溫差，超過一定值時，因砼的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。

2.5、避免在極端天氣條件下施工，可以減少砼結(jié)構(gòu)的開裂情況。

3、 地基變形

在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應(yīng)力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。

4、 溫度變形

砼具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫。

5、 濕度變形

砼在空氣中結(jié)硬時，體積會逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等，通常是因為養(yǎng)護(hù)不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰，其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構(gòu)筑物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決砼的早期干縮問題。

6、 結(jié)構(gòu)受荷

結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，例如早期受震、拆模過早構(gòu)件堆放、運輸、吊裝時的支撐或吊裝位置不當(dāng)、施工超載、張拉預(yù)應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往會出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構(gòu)件在承受了30～40%的設(shè)計荷載時，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不易察覺，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計荷載的 1.5倍以上，所以在一般情況下鋼筋砼構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。在使用過程中，改變原來使用功能，如將辦公室改為倉庫、屋面加層、使用不當(dāng)、增大荷載等均可能會引起出現(xiàn)裂縫。在鋼筋砼設(shè)計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm。對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。

7、設(shè)計欠周全。

8、 徐變

砼結(jié)構(gòu)中受彎構(gòu)件截面砼受壓徐變，可以使構(gòu)件變形增大2~3倍，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因徐變會產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

二、 預(yù)防措施

通過以上分析，在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設(shè)計手段、施工手段來克服。

1、 材料選用

1.1、水泥：應(yīng)選用水化熱較低的水泥，嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。

1.2、粗骨料：宜用表面粗糙、質(zhì)地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng)；有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。

1.3、細(xì)骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。

1.4、外摻加料：宜采用減水劑等外加劑，以改善砼工作性能，降低用水量，

減少收縮。

2、 配料

2.1、配合比設(shè)計：應(yīng)采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。

2.2、禁止任意增加水泥用量。

2.3、配制砼時計量應(yīng)準(zhǔn)確，要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻，離析的砼必須重新拌勻后，方可澆筑。

3、鋼筋工程

鋼筋的配置應(yīng)嚴(yán)格按施工圖施工，并注意以下各點：

3.1、鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須經(jīng)設(shè)計代為同意。

3.2、鋼筋的位置要正確，保護(hù)層過大或過小都可能導(dǎo)致砼開裂，鋼筋間距過大，易引起鋼筋之間的砼開裂。

4、 模板工程

4.1、模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂。

4.2、合理掌握拆模時機(jī)。

5、 砼澆筑

5.1、砼澆筑時振搗應(yīng)均勻、適度。

5.2、加強(qiáng)砼的早期養(yǎng)護(hù)，并適度延長養(yǎng)護(hù)時間，在高溫、干燥或大風(fēng)的條件下，更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，或者采用覆蓋保濕材料等方法。

6、 設(shè)計構(gòu)造

6.1、在滿足使用功能的前提下，建筑平面力求簡單，平面復(fù)雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。

6.2、合理布置縱橫墻，縱墻開洞應(yīng)盡可能小。

6.3、控制建筑物長高比，長高比越小，整體剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。

6.4、合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況，使荷載分布均勻。

6.5、在基礎(chǔ)設(shè)計中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋深度，不同的地基計算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法，來調(diào)整地基的不均勻變形。

6.6、適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和強(qiáng)度。

6.7、層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱，可以增加建筑物的整體性，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度，防止或減少裂縫。

6.8、正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫的選定位置合適，構(gòu)造合理，可以和其他結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。

6.9、限制伸縮縫間距。對體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制，結(jié)構(gòu)縫可以合并設(shè)置。

6.10、部分窗臺砌體應(yīng)加強(qiáng)。對寬大的窗臺下部宜設(shè)置鋼筋砼梁，以適應(yīng)窗臺的變形，防止窗臺處產(chǎn)生豎直裂縫。

7、 施工技術(shù)

7.1、加強(qiáng)地基的檢查與驗收工作，對較復(fù)雜的地基，當(dāng)探出有不利的地質(zhì)情況時，必須會同設(shè)計、勘察先對其處理，并經(jīng)驗收合格后，方可進(jìn)行下一步施工。

7.2、開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結(jié)構(gòu)。

7.3、合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建（構(gòu)）筑物間距較近時，一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ)。

三、處理方法

1．表面修補法

表面修補法主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥等材料將裂縫覆蓋.

2．灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法。

3．結(jié)構(gòu)加固法

結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、粘貼碳纖維加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強(qiáng)加固。

4．混凝土置換法

混凝土置換法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換新的混凝土或其他材料。

5．電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。

6．仿生自愈合法

仿生自愈合法是模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。