淺淡鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫機(jī)理及防治措施

王崇周 段憲社 耿明吉

（上海綠地建設(shè)(集團(tuán))有限公司西部分公司，陜西 西安 710065）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用迅速增加。特別是在我國(guó)改革開(kāi)放以后，大量的商品混凝土得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)混凝土均質(zhì)性也有了很大改善，但是在施工中混凝土表面常會(huì)出現(xiàn)裂縫，主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤、改變使用功能或使用不合理等，它不僅影響建筑物結(jié)構(gòu)的美觀，還會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和整體性，不僅減少了建筑物的壽命和使用性能，甚至還可能造成重大質(zhì)量事故。所以正確分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因，是十分必要，十分迫切。因此，本文提出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防控措施和處理方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的類型及特征

依據(jù)8個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物裂縫隱患分析及有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫可以用時(shí)間劃分為兩大類：①施工期間出現(xiàn)的裂縫。②使用期間出現(xiàn)的裂縫。也可以按照裂縫的產(chǎn)生規(guī)律、形態(tài)、容易發(fā)生的部位分布劃分,裂縫的類型及特征如表1所示。

表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物產(chǎn)生裂縫的類型及特征

2 裂縫的機(jī)理分析

在施工和使用過(guò)程中，引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的原因很多，特別是當(dāng)溫度和濕度發(fā)生變化、結(jié)構(gòu)受荷、地基不均勻沉降、施工材料以及操作不當(dāng)時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)極容易產(chǎn)生裂縫，具體原因有以下幾方面。

2.1 設(shè)計(jì)方面因素形成的裂縫

2.1.1 現(xiàn)行設(shè)計(jì)人員根據(jù)規(guī)范只注重混凝土強(qiáng)度，未對(duì)混凝土溫差變形和收縮特性等因素進(jìn)行綜合考慮，所以配筋量也達(dá)不到要求，導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.1.2 在設(shè)計(jì)時(shí)由于設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)化計(jì)算處理不當(dāng)，對(duì)構(gòu)件在受約束處鋼筋配置不當(dāng)或配置鋼筋量過(guò)少，而造成構(gòu)件受力后出現(xiàn)裂縫。

2.1.3 在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員沒(méi)有充分考慮建筑物使用環(huán)境的影響，酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，考慮不全面，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)。

2.2 材料方面因素形成的裂縫

2.2.1 混凝土所選用的水泥、砂、石等原材料達(dá)不到規(guī)范要求，因而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。特別是水泥過(guò)期或受潮，砂、石含泥量過(guò)大、水的污染等情況都會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫。

2.2.2 在混凝土配合比中，水泥用量多、水灰比小、坍落度過(guò)大、骨料顆粒級(jí)配不當(dāng)?shù)仍蚨紩?huì)造成混凝土的收縮增大，而引起混凝土裂縫的發(fā)生。

2.2.3 由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中達(dá)不到規(guī)范要求，引起混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕。因?yàn)殇摻钿P蝕使鋼筋有效面積減少，使混凝土與鋼筋的握力減弱，造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力下降，就會(huì)引起混凝土的裂縫。

2.2.4 混凝土外加劑選用不當(dāng)或者早強(qiáng)劑、減水劑、摻和料等摻量不合適都會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。

2.2.5 混凝土配合比中，水泥的選用不合適也會(huì)引起混凝土出現(xiàn)裂縫。因?yàn)椴煌嗟钠贩N的收縮值也不相同，所以混凝土產(chǎn)生的水化熱越高，它的收縮度變形就越大。

2.3 混凝土收縮形成的裂縫

2.3.1 混凝土在凝結(jié)過(guò)程中，其表面水分蒸發(fā)過(guò)快以及混凝土本身產(chǎn)生的水化熱而引起混凝土塑性收縮，這樣就會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫。

2.3.2 混凝土在凝結(jié)過(guò)程中，水泥的水化反應(yīng)促使混凝土體積收縮而引起混凝土裂縫。

2.3.3 由于在硬化過(guò)程中，混凝土表面失水過(guò)多造成混凝土干燥收縮而引起混凝土的裂縫。

2.3.4 環(huán)境溫度變化特別是溫度下降促使混凝土受拉而引起的裂縫。

2.4 施工方面因素形成的裂縫

2.4.1 在施工中不按設(shè)計(jì)要求和操作規(guī)范進(jìn)行施工，造成混凝土澆筑振搗不密實(shí)，質(zhì)量不高而引起的裂縫。

2.4.2 混凝土澆筑后，因施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)措施不到位，造成混凝土早期脫水而出現(xiàn)的收縮裂縫和溫差過(guò)大而產(chǎn)生溫度裂縫。

2.4.3 混凝土模板拆除時(shí)間過(guò)早或拆模順序不當(dāng)而引起的拆模裂縫

2.4.4 在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力超張拉、偏心等操作不當(dāng)而引起混凝土張拉裂縫。

2.4.5 當(dāng)混凝土吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，環(huán)境溫度又低于0℃以下，那么混凝土內(nèi)游離狀態(tài)的水變?yōu)楸?，但水凍結(jié)為冰時(shí)體積就會(huì)膨脹，就會(huì)引起混凝土凍脹裂縫的出現(xiàn)。

2.4.6 在施工中，由于施工人員對(duì)鋼筋保護(hù)不周，經(jīng)常踩踏鋼筋，造成板面負(fù)筋下沉，形成混凝土保護(hù)層偏大而引起的裂縫。

2.5 使用管理方面因素形成的裂縫

2.5.1 平常對(duì)建筑物、構(gòu)筑物管理不到位，地基進(jìn)水時(shí)就造成基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生沉降裂縫。

2.5.2 使用中，在建筑物上堆放大量荷載，超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生受拉開(kāi)裂。

2.5.3 在使用過(guò)程中，隨意拆除承重墻或鑿洞，隨意改變結(jié)構(gòu)形式和用途，造成建筑物受力狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

2.5.4 發(fā)生突發(fā)因素，就像地震、火災(zāi)、爆炸等偶然因素而引起的建筑物裂縫。

3 鋼筋混凝土裂縫的控制措施

3.1 設(shè)計(jì)方面控制措施

3.1.1 建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真熟悉建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，了解建筑材料的性能以及我國(guó)建筑施工技術(shù)水平。在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員特別要處理好構(gòu)件中“抗”與“放”的關(guān)系，靈活地運(yùn)用“抗”與“放”結(jié)合、或者以“抗”為主、或者以“放”為主的設(shè)計(jì)原則來(lái)選擇結(jié)構(gòu)方案和所使用的施工材料。這樣采取的措施才能防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，提高工程質(zhì)量。

3.1.2 在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免結(jié)構(gòu)斷面或者因造型變化而帶來(lái)的應(yīng)力集中，從而引起建筑物結(jié)構(gòu)裂縫，所以在設(shè)計(jì)上應(yīng)該采取措施，提高建筑物整體性。

3.1.3 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要提高建筑物整體性強(qiáng)度，還要重視構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識(shí)以及配置和要求，特別是在對(duì)樓面、屋面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)該注意選擇構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量。

3.1.4 在大體積混凝土設(shè)計(jì)上，建議混凝土考慮采用60天齡期強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)值，盡可能減少水泥方用量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料，以減少水泥的水化熱。

3.2 材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面

3.2.1 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和水泥品種，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡量避免采用早強(qiáng)的水泥。

3.2.2 混凝土中粗細(xì)骨料級(jí)配的好壞，對(duì)節(jié)約水泥和保證混凝土是否良好的關(guān)系很大，所以應(yīng)選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石材料，砂、石含泥量不應(yīng)超過(guò)規(guī)范要求。

3.2.3 在混凝土中摻入外加劑和外摻料，可以減少水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的和易性和坍落度，滿足可泵性的要求，降低混凝土成本。

3.2.4 采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，能夠解決因混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫，所以摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，但對(duì)膨脹劑應(yīng)充分考慮不同品種、不同膨脹效果，摻入量應(yīng)通過(guò)大量的試驗(yàn)確定。

3.2.5 模板材料必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，模板和支架要有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并能可靠承受新澆筑混凝土的自重荷載、側(cè)壓力以及施工過(guò)程中的施工荷載；以防止模板間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫，特別是在施工中要防止因荷載作用，模板變形過(guò)大引起混凝土裂縫。

3.2.6 混凝土的制備就是根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的混凝土配合比，把水泥、砂、石和水等材料進(jìn)行攪拌，獲得均質(zhì)的混凝土。但為了確?；炷临|(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還應(yīng)該采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量，降低混凝土成本。所以配合比設(shè)計(jì)人員要了解工程現(xiàn)場(chǎng)，施工人員操作水平、澆搗工藝、季節(jié)、氣候變化和建筑物構(gòu)件截面等情況，選擇好合理的混凝土設(shè)計(jì)坍落度，并按照砂、石原料質(zhì)量實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整配合比，同時(shí)要計(jì)量準(zhǔn)確配制混凝土。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)操作方面

3.3.1 模板結(jié)構(gòu)是由模板和支撐兩部分構(gòu)成，所以要求模板和支架要有足夠的剛度、強(qiáng)度和可靠性，保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件形狀、尺寸和位置。在施工前首先要對(duì)模板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并畫(huà)出模板圖，以指導(dǎo)模板結(jié)構(gòu)安裝。并且要合理掌握拆模時(shí)間，要保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，否則拆模時(shí)間過(guò)早，將會(huì)影響混凝土質(zhì)量，但也不能太晚，增加模板成本。

3.3.2 在混凝土澆搗時(shí)，應(yīng)由低往高分層澆筑，每層厚度不超過(guò)500mm。振搗棒要“快插慢拔”，控制振搗最佳時(shí)間，應(yīng)防止離析現(xiàn)象，插入點(diǎn)間距排列要均勻、適度，避免過(guò)振或漏振，振搗時(shí)間根據(jù)坍落度掌握。應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。

3.3.3 在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適度延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下，更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。在澆水養(yǎng)護(hù)有因難時(shí)，或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí)，可采用覆蓋保濕材料等方法，確?；炷琉B(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

3.3.4 冬季混凝土施工中，水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，水泥等級(jí)不宜低于42.5，用量不宜小于300kg/m3，水灰比不應(yīng)大于0.6；骨料要級(jí)配良好，符合規(guī)范要求；水用自來(lái)水，加熱；還要加入外加劑，以改善混凝土的工藝性能，提高混凝土的耐久性，保證混凝土在低溫的情況下能硬化。澆搗成型后，還要采取必要的保溫措施，防止混凝土受凍，影響工程質(zhì)量。

3.3.5 夏季混凝土施工中，應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，可以采用低溫入模、冷水養(yǎng)護(hù)降溫，但要注意水溫和混凝土溫度之差不超過(guò)20℃，也可以在必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度，并且避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。

3.4 其他

3.4.1 加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作，基坑開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，對(duì)較復(fù)雜的地基，設(shè)計(jì)方在基坑開(kāi)挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探，當(dāng)探出有不利的地質(zhì)情況時(shí)，必須先對(duì)其加固處理，并經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一步施工。

3.4.2 開(kāi)挖基槽時(shí)，要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。

3.4.3 合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建（構(gòu)）筑物間距較近時(shí)，一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ)，以防基坑開(kāi)挖破壞已建基礎(chǔ)的地基礎(chǔ)。當(dāng)建（構(gòu)）筑物各部分荷載相差較大時(shí)，一般應(yīng)施工重、高部分，后施工輕、低部分。

4 結(jié)語(yǔ)

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此在設(shè)計(jì)、施工和選材方面做好各項(xiàng)控制措施,防裂于未來(lái)，盡可能地降低混凝土裂縫的出現(xiàn)；對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定。

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