在結(jié)構(gòu)混凝土施工過(guò)程中，混凝土表面常會(huì)出現(xiàn)各種病害，其中混凝土裂縫是很普遍的結(jié)構(gòu)性病害之一。它不僅影響結(jié)構(gòu)的美觀，也會(huì)降低結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)的使用性能和使用壽命，給人們的生活、生產(chǎn)帶來(lái)不便。因此，對(duì)引發(fā)結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的成因進(jìn)行分析、歸納及采取預(yù)防措施很有必要。
1裂縫的成因
在施工和使用過(guò)程中，引起建筑混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因很多，當(dāng)發(fā)生溫度和濕度變化、結(jié)構(gòu)受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當(dāng)時(shí)，都非常容易產(chǎn)生裂縫，具體原因有以下幾方面：
1.1 設(shè)計(jì)構(gòu)造
在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中；在構(gòu)造處理不當(dāng)時(shí)，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如果沒有設(shè)置附加箍筋或附加吊筋；以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開裂。
1.2 地基變形
建筑工程基礎(chǔ)不均勻沉降是造成鋼筋混凝土開裂的主要原因：
①房屋建于土質(zhì)差別較大或軟弱土質(zhì)上。
②建筑物基礎(chǔ)深淺不一。
③房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度差別較大。
④建筑物平面形狀復(fù)雜、立面變化過(guò)大、長(zhǎng)度過(guò)大等原因造成基礎(chǔ)不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向與地基變形的情況有關(guān)，由于地基變形的應(yīng)力相對(duì)較大，使得裂縫一般是貫穿性的，危害較大。
1.3 施工方面
施工工藝不當(dāng)是造成鋼筋混凝土開裂的另一個(gè)主要原因。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多，主要有：
①水泥、砂、石等質(zhì)量不好是引起裂縫較常見的因素。若工程上用了這些不合格的材料就會(huì)導(dǎo)致“豆腐渣工程”，所以說(shuō)只有把好材料的質(zhì)量關(guān)，工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。
②混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實(shí)程度。因此混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。
③水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。混凝土養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫關(guān)系密切。早期表面干燥可使其內(nèi)外溫度較大更容易產(chǎn)生裂縫。
④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(guò)早拆模等都有可能造成混凝土開裂。施工過(guò)程中，鋼筋表面污染，混凝土保護(hù)層太大或太小，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。
1.4 結(jié)構(gòu)受荷
在施工中和使用中由于結(jié)構(gòu)受荷都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉應(yīng)力值過(guò)大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30-40%的設(shè)計(jì)荷載，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的（這類裂縫也稱為無(wú)害裂縫）。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)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(duì)那些寬度超過(guò)規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許開裂的構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫則是有害的，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。
1.5 溫濕度變化
當(dāng)溫度變化時(shí)，由于材料熱脹冷縮，房屋各部分構(gòu)件將產(chǎn)生各自不同的變形，引起彼此制約而產(chǎn)生應(yīng)力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數(shù)不一致，屋面變形較大，當(dāng)屋蓋和墻體之間構(gòu)造處理不當(dāng)，會(huì)使墻體受拉，當(dāng)其剪力和拉應(yīng)力大于砌體的抗剪抗拉強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生溫差裂縫。普通混凝土在空氣中硬結(jié)，濕度發(fā)生變化時(shí)，體積會(huì)有所收縮，由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在早期混凝土強(qiáng)度較低時(shí)，混凝土收縮值最大。因此，若構(gòu)件早期養(yǎng)護(hù)不良，極易產(chǎn)生收縮裂縫。
2裂縫的控制措施
2.1 設(shè)計(jì)方面
①設(shè)計(jì)中的“抗”與“放”。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中“抗”與“放”的關(guān)系。所謂抗就是處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，沒有足夠的變形余地時(shí)，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂放就是結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無(wú)約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時(shí)所采取的措施。設(shè)計(jì)人員應(yīng)靈活地運(yùn)用抗放結(jié)合、或以抗為主、或以放為主的設(shè)計(jì)原則來(lái)選擇結(jié)構(gòu)方案和使用的材料。
②設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。
③積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好的。
④重視對(duì)構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識(shí)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是于樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。
⑤對(duì)于大體積混凝土，建議在設(shè)計(jì)中考慮采用60天齡期混凝土強(qiáng)度值作為設(shè)計(jì)值，以減少混凝土單方用灰量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。
2.2 材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面
①根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早強(qiáng)的水泥。
②選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。
③積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標(biāo)已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
④正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對(duì)膨脹劑應(yīng)充分考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應(yīng)通過(guò)大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。
⑤模板構(gòu)造要合理，以防止模板間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫；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(guò)大造成開裂，合理掌握拆模時(shí)機(jī)，拆模時(shí)間不能過(guò)早，應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或不開裂，但也不能太晚，盡可能不要錯(cuò)過(guò)混凝土水化熱峰值，即不要錯(cuò)過(guò)最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。
⑥配合比設(shè)計(jì)應(yīng)采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)搞好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。應(yīng)嚴(yán)格按選定的配合比施工，配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻。
2.3 現(xiàn)場(chǎng)操作方面
①澆搗工作：澆搗時(shí)，振搗棒要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過(guò)振或漏振，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。
②混凝土養(yǎng)護(hù)：在混凝土裂縫的防治工作中，對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。主要是控制好構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，對(duì)于大體積混凝土，有條件時(shí)宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14-28天。
③混凝土的降溫和保溫工作：對(duì)于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問(wèn)題。采取必要的降溫措施，避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。
⑤對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。
⑥夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。
以上是對(duì)混凝土裂縫的成因及控制進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。
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