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(gè)極具普通性同時(shí)也是被外界極為關(guān)注的質(zhì)量問題?；炷两Y(jié)構(gòu)中常見的裂縫從其產(chǎn)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(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明由非荷載原因?qū)е碌幕炷廉a(chǎn)生的裂縫約占80%，而屬于荷載原因產(chǎn)生的裂縫約僅占20%，由此可見混凝土裂縫由非荷載原因產(chǎn)生的裂縫占據(jù)著主導(dǎo)地位，對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的討論和研究有著極具重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將著重分析非荷載因素下產(chǎn)生的裂縫成因及對(duì)應(yīng)措施，以期提高混凝土工程實(shí)體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑施工;混凝土;成因分析;預(yù)控措施;非荷載裂縫]

1引言

現(xiàn)目前，隨著國(guó)家城市基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展催生了建筑產(chǎn)業(yè)的欣欣向榮，與此同時(shí)國(guó)家相關(guān)部門對(duì)建筑施工的水平以及施工質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格。混凝土作為構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)主體的主要材料之一，在施工過(guò)程中常出現(xiàn)各種成因的裂縫，一旦產(chǎn)生裂縫不僅影響建筑物美觀而且還會(huì)影響使用壽命。建筑施工企業(yè)如何從根本上解決混凝土裂縫問題將是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

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(yīng)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(duì)結(jié)構(gòu)使用功能的影響更大也更易被人們所發(fā)現(xiàn)，而且有損結(jié)構(gòu)的耐久性，同時(shí)也是引起建筑結(jié)構(gòu)矛盾糾紛的主要原因。因此對(duì)非荷載裂縫的預(yù)防是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要控制方面。

混凝土結(jié)構(gòu)的非荷載裂縫根據(jù)產(chǎn)生的具體原因不同主要分為以下三大類：溫度應(yīng)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(chǎn)生的根本原因是濕度變化所致，在非結(jié)構(gòu)性裂縫中此類裂縫占據(jù)著主導(dǎo)地位。收縮裂縫根據(jù)發(fā)生的時(shí)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(fā)生在混凝土在凝結(jié)之前且不受配筋影響，表面因失水較快而產(chǎn)生收縮導(dǎo)致的裂縫（如圖一、圖二所示）。塑性裂縫常出現(xiàn)在大風(fēng)或干燥環(huán)境下，此類裂縫互不連貫，一般中間寬，兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，多為相互平行或多邊形狀。

（二）塑性裂縫產(chǎn)生原因分析

①混凝土澆筑完成后未及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，受自然環(huán)境等因素影響，表面水分散發(fā)過(guò)快造成體積收縮，此時(shí)的混凝土強(qiáng)度由于不足以抵抗其收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

②使用收縮率較大的水泥;未嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行控制水泥用量，導(dǎo)致水泥用量過(guò)大;粉砂或細(xì)砂含量過(guò)高導(dǎo)致水灰比過(guò)大。

③模板澆筑前未進(jìn)行灑水濕潤(rùn)導(dǎo)致模板吸水量大。

④商砼澆筑過(guò)程中對(duì)側(cè)模產(chǎn)生過(guò)大壓力，導(dǎo)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(guò)程中，由于內(nèi)部干縮而引起體積變化，當(dāng)這種變化受到各方面的因素約束時(shí)，就可能產(chǎn)生干縮裂縫（如圖三所示）。干縮裂縫常在混凝土養(yǎng)護(hù)完畢一段時(shí)間后出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面或側(cè)面，裂縫較細(xì)相互交錯(cuò)，隨外部環(huán)境變化影響而逐漸增大。

（二）干縮裂縫產(chǎn)生原因分析

①混凝土振搗方法不當(dāng)，致使構(gòu)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(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)造成其表面水分迅速蒸發(fā)，結(jié)構(gòu)表面由于水分損失導(dǎo)致體積急劇收縮，而內(nèi)部濕度變化小收縮也小，此時(shí)在受到內(nèi)部混凝土的約束的情況下產(chǎn)生拉應(yīng)力從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

③構(gòu)件因水分被外界吸收造成體積收縮同時(shí)受到墊層或地基的約束而導(dǎo)致裂縫。

④混凝土水泥用量、水灰比或含砂率過(guò)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(fā)生在混凝土澆筑完成后，終凝前，混凝土尚無(wú)任何強(qiáng)度時(shí)。裂縫通常沿主筋通長(zhǎng)方向出現(xiàn)呈梭型（中間寬兩端窄）。常出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的梁板節(jié)點(diǎn)、變截面處、板肋節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)等處，深度可達(dá)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(dāng)或振搗過(guò)度。

②混凝土塌落度、水灰比、砂率過(guò)大。

③混凝土澆筑方法不當(dāng)，對(duì)截面較大的構(gòu)件采取連續(xù)澆筑時(shí)，間隔時(shí)間較短。

3.2溫度應(yīng)力裂縫

（一）溫度應(yīng)力裂縫定義

在混凝土澆筑完成后的初凝過(guò)程中，由于水泥水化熱得不到及時(shí)散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度急劇升高，形成較大內(nèi)外溫差致使混凝土的形變超過(guò)當(dāng)時(shí)極限拉伸應(yīng)變或抗拉強(qiáng)度而形成細(xì)小的裂縫，同時(shí)也為后期形成溫度裂縫埋下伏筆。在工程中后期雖然通過(guò)抹灰或裝修將早期留下的細(xì)小裂縫遮蓋，但在溫度及濕度變化較大影響情況下這些細(xì)小裂縫就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，其中以冬季施工經(jīng)過(guò)夏季或遇較干燥環(huán)境時(shí)表現(xiàn)尤為突出，所以溫度裂縫一般出現(xiàn)在工程的中后期。

溫度裂縫的走向一般無(wú)規(guī)律性?？v橫交錯(cuò)的裂縫常出現(xiàn)在大面積結(jié)構(gòu)上;貫穿性裂縫一般沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)與短邊方向接近平行;與短邊平行的裂縫常出現(xiàn)在梁板類結(jié)構(gòu)上。此類裂縫寬度大小不一，在溫差較大的情況下表現(xiàn)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(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)。

②冬季施工時(shí)為提高模板周轉(zhuǎn)率過(guò)早拆模。

③混凝土塌落度過(guò)大、骨料級(jí)配、水泥品種選用不當(dāng)。

3.3沉降裂縫

（一）沉降裂縫定義

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

沉降裂縫多為貫穿性裂縫，基礎(chǔ)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?？p寬一般不受溫度變化影響通常與基礎(chǔ)沉降程度成正比關(guān)系?；A(chǔ)沉降穩(wěn)定之后此類裂縫也基本趨于穩(wěn)定（如圖八、圖九所示）。

（二）沉降裂縫產(chǎn)生原因分析

①地基未經(jīng)夯實(shí)，混凝土澆筑過(guò)程中或澆筑完成后地基發(fā)生不均勻沉降。

②模板腳手架基礎(chǔ)未采取截排水措施導(dǎo)致地基或基礎(chǔ)被水浸泡。

③模板剛度不足，或模板腳手架搭設(shè)不合規(guī)模板支撐間距過(guò)大。

④施工過(guò)程中為加快模板周轉(zhuǎn)速率，在混凝土未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度便進(jìn)行強(qiáng)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(shí)養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施減少裂縫產(chǎn)生的可能性?？刹扇「采w草簾、塑料薄膜等進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

②對(duì)混凝土的塌落度及水灰比進(jìn)行嚴(yán)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(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)確定宜控制在0.45以下。

③混凝土澆筑。混凝土澆筑前應(yīng)完成對(duì)模板的加固，防止側(cè)模由于壓力過(guò)大而產(chǎn)生變形;在高溫天氣澆筑應(yīng)提前灑水潤(rùn)濕模板或墊層;采用商砼時(shí)，攪拌應(yīng)適度，在保證其工作性能的前提下盡量減少商砼攪拌時(shí)間;提前做好混凝土澆筑工作的計(jì)劃與安排，盡可能的縮短混凝土澆筑至養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。

④外加劑的選擇。為保證商砼流動(dòng)性可采用經(jīng)試驗(yàn)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(yīng)進(jìn)行細(xì)致振搗，并采取相應(yīng)措施保證其振搗密實(shí)，同時(shí)還應(yīng)注意嚴(yán)禁過(guò)振。

②注重前期養(yǎng)護(hù)結(jié)合實(shí)際情況可適當(dāng)?shù)膶?duì)養(yǎng)護(hù)時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)。

③混凝土澆筑前應(yīng)對(duì)墊層、基礎(chǔ)等進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，減小在澆筑過(guò)程中或澆筑完成后對(duì)構(gòu)件的水分吸收。

④盡量采用中低熱水泥，嚴(yán)格按照配合比控制水泥的用量，嚴(yán)禁超用。

⑤采取及時(shí)進(jìn)行二次抹壓的方法減小混凝土收縮量同時(shí)提高抗拉強(qiáng)度。

4.1.3沉降收縮裂縫控制措施

①在滿足澆筑要求時(shí)，水灰比宜控制在0.6以下，坍落度應(yīng)最大限度的減小。

②混凝土攪拌時(shí)間適當(dāng)。采用自拌混凝土?xí)r，混凝土的拌和時(shí)間可通過(guò)試驗(yàn)確定，避免因?yàn)榘韬蜁r(shí)間不當(dāng)造成其均勻性破壞。

③澆筑過(guò)程中，應(yīng)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(gòu)件采取分層澆筑時(shí)，應(yīng)留足必要的工藝間歇時(shí)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(yīng)力裂縫控制措施

①防止表面溫度應(yīng)力裂縫關(guān)鍵在于控制混凝土內(nèi)外的溫差，混凝土在澆筑完成后應(yīng)及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，在冬季施工時(shí)應(yīng)采取必要的保溫措施。

②嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，嚴(yán)禁未達(dá)到養(yǎng)護(hù)齡期而提前拆模。

③為避免產(chǎn)生貫穿或深層裂縫，水泥應(yīng)盡量選用低水化熱的或摻入適量的粉煤灰。

④骨料應(yīng)選用級(jí)配良好的，嚴(yán)格控制水灰比和砂石含泥量，振搗過(guò)程應(yīng)細(xì)致充分，以保證混凝土的抗拉強(qiáng)度和密實(shí)度。

⑤采取降低混凝土入模溫度等措施，如澆筑時(shí)避開高溫時(shí)段，用冰水拌合混凝土等。

4.3沉降裂縫控制措施

①對(duì)不均勻、軟弱地基應(yīng)進(jìn)行夯實(shí)，支模完成后可采用在模板上疊放沙袋的方法進(jìn)行預(yù)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(duì)模板腳手架基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置完善的截排水措施，防止基礎(chǔ)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(wěn)定性、強(qiáng)度;模板腳手架搭設(shè)前應(yīng)進(jìn)行安全技術(shù)交底，派專人監(jiān)督作業(yè)人員按照審核完成后方案進(jìn)行搭設(shè)。模板拆除應(yīng)符合規(guī)定、規(guī)范時(shí)間。

5結(jié)論

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持以“抗--放”相結(jié)合的原則;工程施工過(guò)程中對(duì)混凝土裂縫預(yù)控的根本在于“防”，而不在于“治”;對(duì)混凝土的原材料嚴(yán)格把好源頭控制關(guān)。原材料、施工、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素相互之間對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫有著間接或直接的聯(lián)系，因此先對(duì)裂縫甄別分類然后進(jìn)行系統(tǒng)、全面、細(xì)致分析研究是至關(guān)重要的。查清原因，采取相對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行處理，盡量將裂縫產(chǎn)生控制在源頭或最大限度的控制在要求范圍以內(nèi)，以此解決裂縫問題從而提高混凝土工程質(zhì)量。

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