工程結(jié)構(gòu)裂縫的原因及控制措施

梅瑞

（南京江寧住建工程設(shè)計(jì)審查中心，江蘇 南京 211100）

工程結(jié)構(gòu)裂縫的原因及控制措施

梅瑞

（南京江寧住建工程設(shè)計(jì)審查中心，江蘇 南京 211100）

探討了混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的特點(diǎn)原因及控制措施。建筑物的受損首先以裂縫的形式出現(xiàn)，裂縫的出現(xiàn)不僅影響建筑物的外形美觀，也影響建筑物的使用，甚至危及建筑物的安全。

混凝土結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)；變形裂縫；荷載裂縫

0 引言

許多混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)，在建設(shè)工程中都會(huì)出現(xiàn)不同形式、不同程度的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，它不僅是一個(gè)長期困擾設(shè)計(jì)人員的技術(shù)難題，也是人們普遍關(guān)注的問題。

結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌也都是從裂縫的擴(kuò)展開始的，地震后，震區(qū)的建筑就會(huì)布滿各種各樣的裂縫。因此，人們往往對(duì)裂縫產(chǎn)生一種破壞前兆的恐懼感。結(jié)構(gòu)物的裂縫會(huì)引起強(qiáng)度降低、滲漏、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕等。因此探討裂縫十分必要。

1 裂縫分類

1.1 荷載裂縫

由各種外荷載引起的裂縫，它包括由外荷載（如靜、動(dòng)荷載）的直接應(yīng)力引起的裂縫，以及外荷載作用下次應(yīng)力引起的裂縫。

1.2 變形裂縫

由各種變形變化引起的裂縫，它包括溫差、干縮濕漲和不均勻沉降等因素引起的裂縫。工程實(shí)踐中，由變形變化引起的裂縫占80%以上。由荷載引起的裂縫占20%左右，有時(shí)也會(huì)同時(shí)作用。而濕度變化引起的變形裂縫又占所有變形裂縫的主要成分。

2 裂縫的形式

裂縫的形式分為：表面的、貫穿的、縱向的、橫向的、上寬下窄的、上窄下寬的、棗核型的、水紋形龜裂狀、對(duì)角線式、斜向的等。裂縫的形式通常以結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力呈垂直方向的，但在砌體結(jié)構(gòu)中，剪應(yīng)力是同裂縫平行的。

3 混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因

混凝土的重要組成部分是水泥和水，通過水泥和水的水化作用，形成膠結(jié)材料，將松散的砂石骨料膠合成為人工石體。

3.1 材料方面

（1）水泥非正常凝結(jié)、膨脹；

（2）粗細(xì)骨料含泥量過大，質(zhì)量低劣；

（3）水泥用量大、水泥等級(jí)高、水泥質(zhì)量低劣；

（4）水泥水化熱控制不好；

（5）水泥安定性不合格；

（6）外加劑超量。

3.2 施工方面

（1）拌合：拌合材料不均勻，攪拌時(shí)間過長。

（2）運(yùn)輸：泵送混凝土加水，水泥用量不當(dāng)。

（3）鋼筋：鋼筋被踩動(dòng)，保護(hù)層變薄。

（4）澆注：澆注速度過快，澆注不均勻，不密實(shí)。

（5）養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)不好。

（6）模板：模板變形，過早拆模，支撐下沉。

3.3 使用環(huán)境方面

（1）物理方面:溫度、濕度、變化、凍融。

（2）化學(xué)方面：碳化作用導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

3.4 結(jié)構(gòu)及外力方面

（1）超過設(shè)計(jì)荷載的永久荷載及長期荷載。

（2）截面及鋼筋用量不足。

（3）基礎(chǔ)沉降差異。

4 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的特點(diǎn)

4.1 收縮裂縫

收縮裂縫是由濕度變化引起的，收縮是混凝土固有的物理特性。一般來說，水灰比越大，水泥強(qiáng)度越高，骨料越少，環(huán)境溫度越高，表面失水快，則收縮值越大，也越易產(chǎn)生收縮裂縫。

4.1.1 塑性塌落裂縫

特點(diǎn)：一般在澆注過程中或澆注后一段時(shí)間發(fā)生，在硬化時(shí)結(jié)束。裂縫發(fā)生在混凝土的表面，裂縫越長，縫寬越大。

原因：混凝土水質(zhì)比控制不好，振搗泵送施工工藝不當(dāng)。

措施：提高施工質(zhì)量。

4.1.2 塑性收縮裂縫

特點(diǎn)：在混凝土硬化前，開始塑化時(shí)發(fā)生。

裂縫較淺、兩端細(xì)長、長短不一、互不連通，輕者如發(fā)絲，重者裂縫寬度可達(dá)2～3 mm，深度不超過30 mm。

原因：天氣炎熱，大風(fēng)或混凝土本身水化熱等原因。

措施：加強(qiáng)覆蓋及澆水養(yǎng)護(hù)。

4.1.3 干燥收縮裂縫

特點(diǎn)：發(fā)生在表面很淺位置，多沿構(gòu)件短方向分布，呈平行線或網(wǎng)狀，嚴(yán)重時(shí)可貫穿整個(gè)構(gòu)件截面。

原因：由于水分蒸發(fā)，混凝土硬化后引起混凝土表面干縮，干縮變形在受到混凝土內(nèi)部約束時(shí)，產(chǎn)生拉應(yīng)力，使混凝土表面被拉裂。

措施：加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

4.2 塑性收縮和干縮裂縫

特點(diǎn)：發(fā)生在拆模時(shí)或拆模后。

水紋狀龜裂狀在梁的上下邊緣柱四角不規(guī)則的地方出現(xiàn)形成表層裂縫。

豎向裂縫：沿梁長度方向，柱高度方向每隔一段距離有一條，裂縫嚴(yán)重者可波及整個(gè)梁高、柱寬。

原因：模板澆水不夠，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)澆水不夠，特別在天氣炎熱暴曬情況下未做潮濕養(yǎng)護(hù)。

措施：加強(qiáng)潮濕養(yǎng)護(hù)。

4.3 腐蝕裂縫

由于結(jié)構(gòu)長期處于有腐蝕性的氣體和液體環(huán)境中，致使混凝土中的鋼筋生銹，所以產(chǎn)生裂縫。

特點(diǎn)：在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)在梁柱側(cè)面或底面，接近保護(hù)層受力鋼筋部位，出現(xiàn)順筋裂縫，并隨著時(shí)間逐漸發(fā)展。

原因：混凝土保護(hù)層過??；腐蝕性氣體侵入；使用了不當(dāng)外加劑。

措施：施工時(shí)將鋼筋骨架固定好，主筋下部加墊塊，以確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度；提高混凝土密實(shí)度，降低混凝土孔隙率；使用性能優(yōu)良的外加劑，并做好防腐蝕處理。

4.4 溫度裂縫

溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差或季節(jié)氣溫變化過大形成的。特別在大體積混凝土施工中，水泥水化反應(yīng)，放出大量的熱量，使混凝土內(nèi)部溫度升到一定峰值之后下降，大體積混凝土內(nèi)部散熱慢，形成混凝土內(nèi)外溫差較大，為協(xié)調(diào)溫差變形，混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度，使之開裂。

特點(diǎn)：施工結(jié)束后不久出現(xiàn)，貫穿的垂直于較長方向。

原因：施工澆灌過快，養(yǎng)護(hù)不好；混凝土質(zhì)量不好；環(huán)境原因。

措施：①材料方面，采用低熱量的水泥，減少水泥用量，可摻高效減水劑，適當(dāng)摻入塊石。②施工方面，合理安排施工順序，改進(jìn)施工工藝，要采取分層分段分塊的施工方案，改善結(jié)構(gòu)約束條件，對(duì)較長結(jié)構(gòu)要設(shè)施工縫后澆帶。③設(shè)計(jì)方面，中間多設(shè)梁，采用小直徑密間距鋼筋，并進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算，根據(jù)溫度應(yīng)力采取相應(yīng)構(gòu)造措施。采取表面保溫措施，對(duì)大體積混凝土施工，適當(dāng)延長拆模時(shí)間，控制入模溫度，進(jìn)行測溫跟蹤。

4.5 沉降裂縫

沉降裂縫是建筑物建成后各部分發(fā)生不均勻沉降而引起的。

特點(diǎn)：出現(xiàn)在框架梁、基礎(chǔ)梁、圈梁，跨中斜向貫穿整個(gè)梁高，在柱頭梁柱交接處或無梁樓蓋的柱帽下部水平裂縫。墻體是八字形或倒八字形裂縫，其位置與地基不均勻沉降方向一致。

原因：回填土未夯實(shí)，地基中含有軟弱下臥層，地基被水長期浸泡，擋土墻失穩(wěn)，施工中模板支撐間距過大，過早拆模。房屋過長，高低跨荷載差異處及形狀復(fù)雜處未設(shè)沉降縫或后澆帶。

措施：設(shè)沉降縫或后澆帶，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，注意施工順序，先高層后低層，先主體后裙房。

4.6 荷載裂縫

4.6.1 鋼筋混凝土承載力不夠出現(xiàn)裂縫

在施工、使用階段出現(xiàn)。

特點(diǎn)：在板中部垂直裂縫，梁的跨中垂直裂縫，梁兩端是上部斜向裂縫，柱子中部（有時(shí)在柱頭或柱根部）出現(xiàn)劈裂狀裂縫、X型裂縫。

原因：當(dāng)梁正截面抗彎強(qiáng)度不足，抗剪強(qiáng)度不足，柱子混凝土強(qiáng)度不足以及柱子受水平力抗剪切不足時(shí)而出現(xiàn)裂縫。梁柱板截面尺寸不當(dāng)，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，混凝土強(qiáng)度過低，施工荷載超載，施工質(zhì)量問題。

4.6.2 鋼筋混凝土梁在集中荷載處斜向裂縫發(fā)生在主次梁結(jié)構(gòu)體系中。

特點(diǎn)：在主次梁交接處，次梁下面兩側(cè)八字形裂縫。

原因：混凝土強(qiáng)度過低；加密箍筋吊筋不足；吊筋上移。

措施：按規(guī)定設(shè)計(jì)吊筋或橫向箍筋，確保施工質(zhì)量和鋼筋位置。

4.6.3 鋼筋混凝土挑檐陽臺(tái)裂縫

特點(diǎn)：挑檐陽臺(tái)根部縱向裂縫。

原因：上部受力筋抗彎強(qiáng)度不足；混凝土強(qiáng)度低；混凝土截面不夠；施工中主筋被踩下移。

這種裂縫是挑檐陽臺(tái)質(zhì)量的“常見病”。挑檐陽臺(tái)板不同于其他結(jié)構(gòu)，是懸挑結(jié)構(gòu)。受力主筋是放在上部的，然后錨入挑檐陽臺(tái)的過梁內(nèi)，而陽臺(tái)板挑檐板大多設(shè)計(jì)低于過梁截面標(biāo)高，故受力筋都從過梁的上部筋下通過，無固定點(diǎn)。施工中，鋼筋易被踩下，就降低了陽臺(tái)根部有效高度，使之出現(xiàn)裂縫，強(qiáng)度也大大地降低（建議增加二根架力筋在過梁內(nèi)以固定挑檐陽臺(tái)主筋）。

措施：盡量采用懸挑梁形式代替懸挑板形式，將懸挑板的主筋與室內(nèi)負(fù)筋連在一起拉通，適當(dāng)加強(qiáng)主筋。

5 砌體結(jié)構(gòu)裂縫的特點(diǎn)

砌體結(jié)構(gòu)所用材料是磚石，是房屋建筑中使用較廣泛且經(jīng)濟(jì)的材料，具有良好的耐久性，材料價(jià)格低廉方便取得，施工工藝簡單?，F(xiàn)在南京地區(qū)用于7層以下住宅建設(shè)。砌體材料屬于脆性材料，當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工粗糙或使用不當(dāng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫。

5.1 溫度裂縫

溫度變化是墻體開裂的主要因素，現(xiàn)澆混凝土樓屋面板線膨脹系數(shù)是磚砌體的二倍。當(dāng)外界溫度升高時(shí)，混凝土樓屋面板變形加大，砌體變形相對(duì)較小，變形差異導(dǎo)致磚砌體和混凝土樓屋蓋之間產(chǎn)生約束應(yīng)力，使墻體受拉、受剪，樓屋面受壓。在約束條件下，溫度變形超過一定限度時(shí)，墻體就產(chǎn)生溫度裂縫。

特點(diǎn)：頂層重、下層輕，二端重、中間輕，向陽重、背陰輕，現(xiàn)澆重、預(yù)制輕。根據(jù)部位不同呈不同形狀，在外縱墻多在窗口上下處形成斜縫或水平縫，在內(nèi)縱墻、內(nèi)橫墻多呈八字形裂縫。

原因：屋面保溫隔熱性能差；混凝土強(qiáng)度偏低，磚墻砂漿標(biāo)號(hào)低，砌筑質(zhì)量差；混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)線膨脹系數(shù)不一致。

措施：做好屋面外墻面保溫隔熱措施，設(shè)溫度伸縮縫，提高砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。加強(qiáng)頂層二端墻面抵抗溫度變化構(gòu)造措施，適當(dāng)提高墻板分布鋼筋。

5.2 地基下沉裂縫

特點(diǎn)：下層多、上層少，縱墻多、橫墻少，外墻多內(nèi)、墻少，斜向多、豎向少。一般發(fā)生在荷載分布不均勻、地基不均勻交接處。層數(shù)差異，一般在低層處。平面復(fù)雜，多在轉(zhuǎn)角處。窗口較大，在窗臺(tái)下。裂縫形態(tài)各種各樣，斜裂縫常見于房屋底部，通過門窗洞口。豎向裂縫常見房屋窗臺(tái)中部。水平裂縫在窗間墻上下沿灰縫。

原因：地基不均勻下沉。房屋過長、平面復(fù)雜、房屋高差較大、荷載分布不均勻處未設(shè)沉降縫或后澆帶。地基浸水。施工質(zhì)量低劣。

措施：合理設(shè)置沉降縫或后澆帶。加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度和整體性，盡量將縱墻拉通，避免中間或某些部位斷開，同時(shí)橫墻間距不宜過大。按照規(guī)范要求設(shè)置混凝土圈梁構(gòu)造柱。合理安排施工工序，加強(qiáng)施工管理。加強(qiáng)對(duì)地基土的檢測。

5.3 干縮裂縫

特點(diǎn)：此裂縫僅發(fā)生在抹灰層內(nèi)。在墻面抹灰層內(nèi)不規(guī)則龜狀、放射狀裂縫，每隔一段出現(xiàn)一條。在門窗洞口上部呈豎向斜向裂縫。

原因：抹灰砂子過細(xì)或含泥量較大；砂漿過稀，抹灰不實(shí)；抹灰層失水過快，養(yǎng)護(hù)不好，造成抹灰層收縮，特別易在門洞口薄弱區(qū)應(yīng)力集中處開裂。

措施：提高砂漿質(zhì)量，加強(qiáng)施工管理。

5.4 應(yīng)力裂縫

墻體由于外荷載產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力超過墻體自身可承受極限荷載而開裂，受壓、受拉、受剪、受彎破壞。

特點(diǎn)：多發(fā)生于軸心或小偏壓磚垛或磚柱上，呈豎向平行裂縫或沿齒縫開裂，沿墻面垂直開裂。

原因：設(shè)計(jì)磚柱斷面過??；砌體標(biāo)號(hào)過低達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；砌筑質(zhì)量低劣、砌體強(qiáng)度高而砂漿強(qiáng)度低。

5.5 女兒墻裂縫

特點(diǎn)：斜向裂縫多在長邊端部，豎縫多在短邊或角部，水平縫多在短邊。

原因：鋼筋混凝土頂板與女兒墻形成“火柴盒子”作用，屋頂面層的推擠作用。

6 針對(duì)裂縫設(shè)計(jì)采取措施

江蘇省頒發(fā)了一本建筑工程質(zhì)量通病導(dǎo)則（DGJ32/J16-2005），要求在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格執(zhí)行，主要是針對(duì)裂縫比國家要求更高更嚴(yán)格。

（1）建筑的長度大于40 m時(shí)，應(yīng)設(shè)置變形縫。

（2）鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板設(shè)計(jì)厚度不宜小于120 mm，廁所、廚房設(shè)計(jì)厚度不應(yīng)小于90 mm，建筑兩端開間應(yīng)設(shè)置雙層雙向拉通筋,直徑不應(yīng)小于Φ8＠100。

（3）頂層和底層應(yīng)設(shè)置通長窗臺(tái)梁，高度不宜小于 120 mm，縱向鋼筋不小于 4Φ10,箍筋Φ6＠200，其它層在窗臺(tái)標(biāo)高處應(yīng)設(shè)置通長現(xiàn)澆鋼筋混凝土板帶，板帶的厚度不小于60 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20，縱向鋼筋不宜少于38。

（4）頂層圈梁臥梁高度不宜超過300 mm，有條件時(shí)宜在頂屋蓋和墻體間設(shè)水平滑動(dòng)層。

（5）頂層門窗洞口過梁應(yīng)結(jié)合圈梁通長布置。若采用單獨(dú)過梁時(shí)，過梁伸入兩端長度每邊不少于600 mm，且應(yīng)在過梁上的水平灰縫內(nèi)設(shè)置2～3道不少于2Φ6＠300通長焊接鋼筋網(wǎng)片。

（6）陽臺(tái)挑出L＜1 500 mm，可以做懸挑板，根部板厚不小于120 mm，h＞L/10受力筋不應(yīng)小于10，當(dāng)L＞1 500 mm，須做成梁式結(jié)構(gòu)。

（7）現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度小于C30。

（8）框架頂層采用灰砂磚、粉煤灰磚、混凝土空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊等材料的填充墻砌體，墻面粉刷應(yīng)采取滿鋪鍍鋅鋼絲網(wǎng)措施。

（9）對(duì)混凝土空心砌塊蒸汽加壓混凝土作為輕質(zhì)墻體，墻長大于5 m，應(yīng)增設(shè)間距小于3 m的構(gòu)造柱，每層墻高中部應(yīng)增設(shè)高度為120混凝土腰梁。

（10）屋頂女兒墻不應(yīng)采用輕質(zhì)墻體，應(yīng)用M7.5砂漿內(nèi)摻抗裂纖維砌筑。每隔3 m設(shè)構(gòu)造柱，上部設(shè)混凝土壓頂。

7 允許出現(xiàn)裂縫

（1）變形裂縫：往往各種因素所造成的變形，而變形得不到滿足即引起應(yīng)力。應(yīng)力大小與剛度有關(guān)，當(dāng)應(yīng)力超過一定數(shù)值就會(huì)出現(xiàn)裂縫。裂縫又使變形得到滿足，這樣剛度降低，應(yīng)力松弛。因此某些結(jié)構(gòu)雖然強(qiáng)度不高，但有良好的韌性，可適應(yīng)變形，即使出現(xiàn)裂縫也不會(huì)破壞。

（2）在外荷載作用下，如超靜定結(jié)構(gòu)，普通內(nèi)力達(dá)到極限荷載30%時(shí)便出現(xiàn)裂縫，但這類結(jié)構(gòu)承載力可承受70%～80%的極限荷載，具有較大的安全儲(chǔ)備，良好的韌性，能適應(yīng)較大的變形而不致倒塌破壞。

（3）有時(shí)裂縫初始出現(xiàn)，在后期荷載作用下有可能閉合，但裂縫仍然存在，卻是穩(wěn)定的。即使在運(yùn)動(dòng)，形成周期性擴(kuò)展和閉合的裂縫并不影響使用功能，只是影響美觀。因此，國家規(guī)范對(duì)很多建筑是容許出現(xiàn)裂縫的，只是限制裂縫寬度。

8 總結(jié)

近代科學(xué)通過大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，建筑物的裂縫不可避免，是人們可以接受的科學(xué)特征。有害無害的界限是由工程生產(chǎn)及生活確定的。如果一味對(duì)建筑物抗裂要求過嚴(yán)，必將付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。因此，科學(xué)地認(rèn)識(shí)、預(yù)測、預(yù)防、處理裂縫，控制裂縫，具有現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站.住宅工程質(zhì)量痛病控制標(biāo)準(zhǔn)DGJ32/J16-2005[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

作者：梅瑞（1963-），女，本科，高級(jí)工程師，工業(yè)與民用建筑專業(yè)。

This paper discusses the reasons and control measures of cracks for the concrete structure and masonry structure.Building damage is first shown as the form of cracks.The appearance of cracks affects the shape，the use and even the safety of the buliding.

concrete structure；masonry structure；deformation crack；load crack

強(qiáng)）（

2014-8-23）