【正文】 ................................................................................................................20III淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施引 言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)普遍用于工業(yè)和民用建筑中。在建筑工程施工過程中，混凝土是城市建設(shè)中廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料，但是伴隨這類材料的生產(chǎn)研究與應(yīng)用，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題一直受到人們關(guān)注。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫不僅種類繁多，形態(tài)各異，而且較普遍，尤其是樓板的裂縫，輕者影響建筑物美觀，造成滲漏水，重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和整體性，甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。這類裂縫是在現(xiàn)有施工技術(shù)條件下較難克服的質(zhì)量通病之一，特別是民用建筑工程結(jié)構(gòu)樓面出現(xiàn)裂縫，往往會(huì)引起業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量提出異議，從而引發(fā)投訴、糾紛以及索賠等情況。因此，正確分析裂縫產(chǎn)生原因，切實(shí)加以防治十分必要，十分迫切。因此研究混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生原因及控制具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義?，F(xiàn)根據(jù)多年來現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從設(shè)計(jì)配筋、商品混凝土選用及施工控制等方面，著重闡述鋼筋混凝土裂縫的原因及綜合防治措施。淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施 緒言混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生的原因很復(fù)雜也是不可避免的，混凝土裂縫的防治重點(diǎn)在于“防”，而不在于“治”，當(dāng)這些裂縫發(fā)生后，必須先查明裂縫產(chǎn)生的原因判明裂縫的類型，才能選擇正確的處理方法，同時(shí)要通過合理設(shè)計(jì)混凝土配合比、正確選用原材料、合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)施工監(jiān)控、嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)程、提高施工技術(shù)水平，這樣才有可能最大程度減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，把裂縫寬度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，盡量減少裂縫造成的危害。淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施 混凝土裂縫的分類及成因混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，大量工程實(shí)踐以及近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究都表明結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的，它是材料的一種特性。因此，科學(xué)地對(duì)待裂縫問題是在對(duì)裂縫進(jìn)行分類、研究的基礎(chǔ)上，采取有效的措施，將裂縫的有害程度控制在允許的范圍內(nèi)。本章將就混凝土結(jié)構(gòu)中常見裂縫進(jìn)行分類，并對(duì)結(jié)構(gòu)中占主要部分的裂縫進(jìn)行成因分析。 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分類 按裂縫的成因分類根據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類。一、結(jié)構(gòu)性裂縫結(jié)構(gòu)性裂縫是由荷載引起的，其裂縫與荷載相對(duì)應(yīng)，是承載力不足的結(jié)果，其裂縫形式多種多樣，主要原因如下：（一）設(shè)計(jì)原因引起的裂縫1）樓板剛度不足：設(shè)計(jì)按多跨連續(xù)板進(jìn)行配筋計(jì)算，側(cè)重于滿足結(jié)構(gòu)安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素，樓板高跨比僅為L(zhǎng)/，其剛度較小對(duì)裂縫控制很不利。2）樓板構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)不周：設(shè)計(jì)在支座處按常規(guī)配設(shè)負(fù)筋，在中部板面不配鋼筋，當(dāng)板面出現(xiàn)溫度變形和混凝土收縮，因無構(gòu)造鋼筋約束，板面即出現(xiàn)裂縫。3）樓板內(nèi)布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)際施工中出現(xiàn)水電管交叉疊放，或由于設(shè)計(jì)考慮管內(nèi)容線面積，部分預(yù)埋管徑≥D25；且設(shè)計(jì)管線位置在樓板跨中，即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度（15%40%）削弱，成為樓板最易開裂的部位；當(dāng)樓板收縮應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，即出現(xiàn)沿管線表面呈直線狀的裂縫。4）從房屋的空間結(jié)構(gòu)來看，剪力墻剛度大，約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形，而梁剛度又較板剛度大，因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上，造成這塊板開裂。5）膨脹劑的選用與摻量：設(shè)計(jì)未明確混凝土的限制膨脹率，只提出膨脹劑的品種和摻量范圍，施工時(shí)按設(shè)計(jì)提供摻量進(jìn)行配比施工，使混凝土的實(shí)際限制膨脹率不能達(dá)到最佳限制膨脹率。（二）施工原因引起的裂縫1）水電預(yù)埋管施工時(shí)在板內(nèi)位置欠合理：管位置過高或過低；位置過高時(shí)，極易在板面出現(xiàn)因混凝土硬化收縮產(chǎn)生的裂縫，也易在維修裂縫或室內(nèi)裝修時(shí)損淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施壞管線；兩根管線并行布置時(shí)，管線間距過小甚至并攏，更易因管線集中而產(chǎn)生裂縫。2）空載養(yǎng)護(hù)期不足：從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放，平均空載養(yǎng)護(hù)期僅為一天半，人為因素過早地震動(dòng)、荷載造成樓板幼齡混凝土內(nèi)部受損開裂。且施工中用塔吊吊運(yùn)的鋼管、鋼筋等周轉(zhuǎn)材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預(yù)埋管線部位。（三）使用原因引起的裂縫改變建筑物的使用條件引起的裂縫?；馂?zāi)等事故引起的裂縫。由地震等偶然荷載引起的結(jié)構(gòu)開裂。二、非結(jié)構(gòu)性裂縫由各種變形變化引起的裂縫。從國(guó)內(nèi)外的研究資料以及大量的工程實(shí)踐來看，非結(jié)構(gòu)性裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫中占了絕大多數(shù)，約為80%，其形成原因比較復(fù)雜，以收縮裂縫為主導(dǎo)，工程中四種較常見的非結(jié)構(gòu)性裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫和荷載作用引起的裂縫。收縮裂縫收縮裂縫是由濕度變化引起的，它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分。根據(jù)收縮裂縫的形成機(jī)理與形成時(shí)間的不同，工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類，此外，還有自身收縮裂縫和碳化收縮裂縫等。塑性裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，形狀不規(guī)則且長(zhǎng)短不一，這種裂縫大多出現(xiàn)在混凝土澆筑初期。塑性裂縫又稱龜裂，嚴(yán)格來說屬于干縮裂縫，出現(xiàn)很普遍。產(chǎn)生這種裂縫的因素是多方面的：如當(dāng)新拌混凝土的坍落度較大，而振動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，水泥漿浮在上層，骨料下沉?xí)r收到鋼筋或其他物質(zhì)的約束，出現(xiàn)不均勻沉降，從而使混凝土的表層產(chǎn)生裂縫；澆筑后混凝土表面沒有及時(shí)覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度不能抵抗這種變形應(yīng)力，因而開裂；使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的細(xì)砂和粉砂混凝土水灰比過大，也會(huì)導(dǎo)致這種裂縫出現(xiàn)。在混凝土硬化過程中，產(chǎn)生內(nèi)部干縮而引起體積變化，當(dāng)這種體積變化收到約束時(shí)，就可能產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫處在結(jié)構(gòu)的表面，較細(xì)，起走向縱橫交錯(cuò)，沒有規(guī)律性。這類裂縫一般在混凝土露天養(yǎng)護(hù)完畢一段時(shí)間后，在表層或側(cè)面出現(xiàn)，并隨濕度和溫度變化逐漸大戰(zhàn)。如混凝土成型后，因養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，收到風(fēng)吹日淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施曬，使得表面水散發(fā)快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化小，收縮也小，因而表面的收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面裂縫；或者構(gòu)件因水分蒸發(fā)產(chǎn)生體積收縮，收到地基或墊層的約束而出現(xiàn)干縮裂縫。此外，混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期露天堆放，表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化；采用含泥量大的粉砂配制混凝土；混凝土過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層；用后張法預(yù)應(yīng)力制成的構(gòu)件，露天生產(chǎn)后長(zhǎng)久不張拉等等，都會(huì)產(chǎn)生這種裂縫。溫度裂縫混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，在工程中，這種裂縫比較常見，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫、大體積混凝土的裂縫。溫度裂縫大多發(fā)生在施工的中后期間，縫寬受溫度變化影響較明顯。表面溫度裂縫多緣于較大溫差。特別是大體積混凝土基礎(chǔ)在澆灌混凝土后，在硬化期間放出大量水化熱，內(nèi)部的溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當(dāng)溫差出現(xiàn)非均勻變化時(shí)，如施工中過早拆除模板，冬季施工過早拆除保溫層，或受到寒潮襲擊，都會(huì)導(dǎo)致混凝土表面急劇的溫度變化，使其因降溫而收縮。此時(shí)，表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，而混凝土早期抗拉強(qiáng)度又很低，因此出現(xiàn)裂縫。但這種溫差僅在表面處較大，離開表面就很快減弱。因此，這種裂縫只在接近表面較淺的范圍內(nèi)出現(xiàn)。深入和貫穿性的溫度裂縫多緣于結(jié)構(gòu)溫差大。如大體積混凝土凝結(jié)和硬化過程中，水泥和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出大量的熱量，成為“水熱化”，導(dǎo)致混凝土塊體溫度升高，當(dāng)混凝土塊體內(nèi)部的溫度與外部的溫度相差很大，以致所形成的溫度應(yīng)力或溫度變形超過混凝土當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度或極限拉伸應(yīng)變，就會(huì)形成裂縫。溫度裂縫常出現(xiàn)在我國(guó)北方地區(qū)的建筑物中。沉降裂縫地基基礎(chǔ)承載上部結(jié)構(gòu)的荷載作用，當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)承載力不均勻或地基承載力均勻但建筑物建成后各不同部位荷載差異較大，導(dǎo)致地基產(chǎn)生不均勻沉降，這種不均勻沉降在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力及剪應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力及剪應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)自身的抗拉及抗剪強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)在最薄弱的部位產(chǎn)生裂縫，稱為沉降裂縫。這種裂縫多為貫穿的，其位置與沉降方向一致。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況。由于地基變形造成的應(yīng)力一般較大，因此裂縫寬度較大、多呈45176。，并且通常是貫穿性的。荷載作用引起的裂縫淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施構(gòu)件承受的不同性質(zhì)的荷載作用，其裂縫形狀也不同，通常裂縫方向大致是與主拉應(yīng)力的方向正交。結(jié)構(gòu)受載后產(chǎn)生裂縫的因素很多，在施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受地震，脫模過早或方法不當(dāng)，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，張拉預(yù)應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。此外，因設(shè)計(jì)、材料、施工及使用等原因引起的裂縫，由于涉及的面很廣，內(nèi)容多，限于篇幅本文不作闡述。 按裂縫產(chǎn)生的時(shí)間分類根據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生的時(shí)間劃分，可將裂縫分為施工期間出現(xiàn)的裂縫和試用期間出現(xiàn)的裂縫。一、施工期間出現(xiàn)的裂縫塑性收縮裂縫大多發(fā)生在混凝土初凝后、終凝前。此裂縫多產(chǎn)生于新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面，形狀規(guī)則且長(zhǎng)短不一，互不連貫，裂縫較淺。在環(huán)境氣溫高、風(fēng)速大，氣候干燥的情況下易于出現(xiàn)。沉降收縮裂縫沉降收縮裂縫多在混凝土澆筑后產(chǎn)生，硬化后停止。多沿結(jié)構(gòu)上表面鋼筋通長(zhǎng)方向或箍筋上出現(xiàn)，或在預(yù)埋件的附近周圍出現(xiàn)。裂縫呈菱形，寬度1～4mm，深度不大，一般驗(yàn)身至鋼筋上表面為止。干燥收縮裂縫這類裂縫一般在混凝土澆注后一段時(shí)間出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)該裂縫會(huì)由表及里，由小到大逐步向結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)展，形成貫穿裂縫，一般在薄壁混凝土結(jié)構(gòu)中常出現(xiàn)。溫度裂縫多發(fā)生在混凝土澆注后的硬化過程中，裂縫寬度受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較細(xì)。其他一些施工原因產(chǎn)生的裂縫，如混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆注、振搗等工序的疏漏缺陷導(dǎo)致的裂縫，以及模板構(gòu)造不當(dāng)、拆模時(shí)間過早或方法不當(dāng)，現(xiàn)場(chǎng)建材的堆放和鋼筋綁扎不當(dāng)，水電預(yù)埋管細(xì)部處理不當(dāng)?shù)榷伎赡墚a(chǎn)生混凝土裂縫。二、使用期間出現(xiàn)的裂縫鋼筋銹蝕膨脹產(chǎn)生的裂縫淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施鋼筋表面出現(xiàn)銹斑、銹片后進(jìn)一步發(fā)展成整個(gè)鋼筋表面銹蝕，并產(chǎn)生膨脹，與保護(hù)層脫離，發(fā)生層裂，最后表現(xiàn)為鋼筋鐵銹進(jìn)一步膨脹，混凝土本身發(fā)生破壞，出現(xiàn)順筋裂縫，混凝土脫離。鹽堿類介質(zhì)及酸性侵蝕氣、液體等引起的裂縫鹽堿類介質(zhì)及酸性侵蝕氣、液體等引起了混凝土的PH值發(fā)生變化，導(dǎo)致了鋼筋銹蝕，最終導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。凍融循環(huán)造成的裂縫受凍混凝土內(nèi)部水分結(jié)成冰，產(chǎn)生膨脹，膨脹應(yīng)力較大時(shí)，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫?；炷帘砻婧蛢?nèi)部所含水分的凍結(jié)和融化的交替出現(xiàn)，形成了凍融循環(huán)。凍融的反復(fù)作用，使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，造成建筑構(gòu)造的嚴(yán)重破壞。堿骨料反應(yīng)引起的裂縫混凝土骨料石子中的活性二氧化硅（SiO2），如白云質(zhì)石灰?guī)r石子等，與水泥中過量的堿發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱為堿骨料反應(yīng)。這種反應(yīng)一般在水泥混凝土硬化后進(jìn)行，反應(yīng)生成膨脹性的堿性硅酸鹽或碳酸鹽，導(dǎo)致混凝土體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生裂紋并破壞。 按裂縫的形狀分類混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫按形狀可分為：（1）縱向裂縫，多數(shù)平行于混凝土構(gòu)件底面，順筋分布，主要是由鋼筋銹蝕作用引的。（2）橫向裂縫，垂直于構(gòu)件底面，主要是由荷載作用、溫差作用引起的。（3）剪切裂縫，主要是由于豎向荷載或震動(dòng)位移引起的。（4）斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫，常見于混凝土墻體和混凝土梁，主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起。（5）X形裂縫，常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上，由于瞬間的機(jī)械撞擊作用或者震動(dòng)荷載作用引起。（6）各種不規(guī)則裂縫，如反復(fù)凍融或火災(zāi)等引起的裂縫。有直縫及不規(guī)則形狀裂縫，此種裂縫中間寬并且貫通，兩頭深度較淺，多發(fā)生于混凝土樓板。此外，還有因混凝土攪拌或運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)引起的網(wǎng)狀裂縫，現(xiàn)澆樓板四角出現(xiàn)的放射狀裂縫或板面出現(xiàn)的十字形裂縫等等。淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施 按裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài)分類根據(jù)裂縫所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì)，可分為：穩(wěn)定裂縫。包括兩類：一類是在運(yùn)動(dòng)過程中可以自愈合的裂縫，常見于一些新建的防水工程中，這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進(jìn)一步化合，析出Ca（OH）（OH）2晶體且部分Ca2又與溶解在水中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)形成CaCO3結(jié)晶，兩者形成的凝膠物質(zhì)將膠合使裂縫封閉，從而滲漏停止，裂縫達(dá)到自愈。另一類是處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)中的裂縫，如在周期性荷載作用下產(chǎn)生的周期性擴(kuò)展和閉合的裂縫。不穩(wěn)定裂縫。這種裂縫將產(chǎn)生不穩(wěn)定性的擴(kuò)展，影響結(jié)構(gòu)物的持久使用，應(yīng)視其擴(kuò)展部位，采取相應(yīng)的措施。就這兩種裂縫而言，不穩(wěn)定裂縫對(duì)工程結(jié)構(gòu)安全的危害更大。 混凝土裂縫的產(chǎn)生原因如前所述，混凝土裂縫的形式是多種多樣的，產(chǎn)生的原因也非常復(fù)雜，而非結(jié)構(gòu)性裂縫約占混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的80％左右，是混凝土結(jié)構(gòu)中的主要裂縫和常見裂縫，下面將對(duì)幾種主要的非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行淺要分析。 收縮裂縫的產(chǎn)生原因分析收縮裂縫是由濕度變化引起的，它占混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中的主要部分?；炷潦且运酁橹饕z結(jié)材料，以天然砂、石為骨料加水拌合，經(jīng)過澆筑成型、凝結(jié)硬化形成的人工石材。在施工中，為保證其和易性，往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5倍的水。多出的這些水分以游離態(tài)形式存在，并在硬化過程中逐步蒸發(fā)，從而在混凝土內(nèi)部形成大量毛細(xì)孔、空隙甚至孔洞，造成混凝土體積收縮。此外，混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會(huì)引起混凝土體積收縮。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)測(cè)定，％～％?？梢?，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、表面失水越大，則其收縮值越大，也越易產(chǎn)生收縮裂縫。根據(jù)收縮裂縫的形成機(jī)理與形成時(shí)間的不同，工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和干燥收縮裂縫三類，此外，還有自身收縮（化學(xué)減縮）裂縫和碳化收縮裂縫。（1）塑性收縮裂縫淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及控制措施塑性收縮裂縫多產(chǎn)生于新澆混凝土表面，大多產(chǎn)生于混凝土初凝后、終凝前?；炷帘砻嫠终舭l(fā)速度超過其內(nèi)部初、終凝硬化的速度，會(huì)致使混凝土表面收