鋼筋混凝土裂縫成因及防治

曹貴才

(黑龍江省國瑞建筑工程管理有限公司)

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素

工程建設(shè)中混凝土裂縫的產(chǎn)生有多種原因，其中主要的原因有混凝土溫度和濕度的變化、混凝土自身的脆性和不均勻性、混凝土結(jié)構(gòu)的不合理、混凝土原材料不合格(如堿集料反應(yīng)等)、模板變形以及基礎(chǔ)的不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥釋放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到其他部分的約束又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時，氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時，即會出現(xiàn)裂縫。

工程建設(shè)中許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、干濕變化，混凝土表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6～1.0)×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2～2.0)×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力甚至可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。

(1)原材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成?；炷了捎貌牧系馁|(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

(2)砂石含泥量超過規(guī)定，不僅降低混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性，還會使混凝土干燥時產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。砂石的級配差，或砂顆粒過細(xì)，用這種材料拌制的混凝土常造成側(cè)面裂縫。堿骨料反應(yīng)。骨料中含有泥性硅化物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇，水、硅反應(yīng)會生成膨脹的膠質(zhì)，吸水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力，則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫，在潮濕的地方較為多見。

(3)拌和用水及外加劑拌和用水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿骨料反應(yīng)有影響。

(4)施工違反操作規(guī)程

常見因素有攪拌、運(yùn)輸時間過長;振搗不良;澆筑速度過快;塑性混凝土下沉;施工縫接茬處理不好;初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，早期受凍;鋼筋骨架構(gòu)造不當(dāng)(主箍筋配置、主箍筋間距、主筋搭焊接錨固、輔筋和預(yù)埋件問題等);亂踩配筋致使保護(hù)層減小;模型板剛度不足;模板支架下沉或失穩(wěn);過早拆模等;其中多數(shù)屬物理性缺陷。

2 防治措施

2.1 提高全員質(zhì)量意識，充分認(rèn)識裂縫危害

隨著建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土技術(shù)也在向功能型和智能型方向發(fā)展，這就要求參建的技術(shù)管理人員不斷加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和提高，充分認(rèn)識裂縫產(chǎn)生的危害，加強(qiáng)對混凝土結(jié)構(gòu)組成、各種材料對混凝土性能的影響、新工藝新過程的學(xué)習(xí)了解，監(jiān)理單位、設(shè)計單位和施工單位一起對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，對工程中的重要部位、關(guān)鍵工序、施工措施，與施工班組研究討論，共同努力實現(xiàn)控制質(zhì)量目標(biāo)，有效地避免有害裂縫的產(chǎn)生。

2.2 加強(qiáng)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控，做好施工方案設(shè)計

設(shè)計質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的重要因素，設(shè)計過程的質(zhì)量控制是質(zhì)量預(yù)控的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)理單位要充分發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，匯同建設(shè)、施工單位技術(shù)人員共熟悉圖紙，充分了解建設(shè)、設(shè)計意圖，做好技術(shù)交底。混凝土配合比是影響裂縫的重要內(nèi)部因素，施工前應(yīng)做好混凝土配合比設(shè)計和試配檢驗，在滿足混凝土設(shè)計標(biāo)號的前提下，盡量減少單位用水量、拌制混凝土?xí)r摻入一定量的磨細(xì)粉煤灰，降低水泥用量以減少水化熱量。另外還要對裝料順序、攪拌時間、澆筑點坍落度、入模溫度、留茬部位進(jìn)行規(guī)劃，對模板進(jìn)行設(shè)計，充分做好施工前的準(zhǔn)備工作。

2.3 加強(qiáng)對進(jìn)場材料的控制

建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量，對進(jìn)場的建筑材料一定要把好關(guān)?；炷猎跐仓劣不陂g，水泥會放出大量水化熱，水化熱越大，產(chǎn)生裂縫的可能性就越大，因此應(yīng)盡量采取措施降低水化熱。一是盡量選用水化熱較小的水泥品種，必要時可以加入緩凝劑，減緩澆筑速度以利散熱，或加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，改善和易性，減少水泥用量，降低水化熱。二是選用良好級配的骨料，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量，細(xì)骨料宜用干凈的中砂或中粗砂，最好用中粗砂，粗骨料宜用粒徑較大、連續(xù)級配好的石子，嚴(yán)禁混入煅燒過的白云石或石灰石。

2.4 施工過程的質(zhì)量控制

(1)混凝土從攪拌機(jī)中卸出后，其運(yùn)輸延續(xù)時間受混凝土溫度高低限制，當(dāng)混凝土溫度20～30℃時，不超過1 h;10～19℃時，不超過1.5 h;5～9℃時，不超過2 h。若長距離運(yùn)輸宜采用混凝土運(yùn)輸攪拌車來運(yùn)輸，時間應(yīng)在1 h以內(nèi)。當(dāng)采用泵送混凝土應(yīng)保證混凝土泵連續(xù)工作，泵送前先用適量的與混凝土成分相同的水泥砂漿或水泥漿潤滑輸送管道。混凝土從卸料、運(yùn)輸?shù)奖盟屯戤厱r間不得超過1.5 h，夏季還應(yīng)縮短。泵送過程中，泵的受料斗內(nèi)應(yīng)充滿混凝土，防止吸收空氣形成阻塞。

(2)混凝土自由傾落高度不宜超過2 m，否則應(yīng)用串筒、斜槽、溜管或振動溜管下落。當(dāng)用串筒時，最后一節(jié)應(yīng)拉成垂直，間距不宜大于3 m;若用斜槽，坡度不宜大于60°，出口處應(yīng)設(shè)有垂直擋土板，防止發(fā)生離析現(xiàn)象。

(3)每層澆筑厚度按下列規(guī)定:用插入振搗棒搗時，為振動器作用部分的1.25倍;表面振動器為200 mm;人工振搗時，基礎(chǔ)或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)250 mm;配筋密肋結(jié)構(gòu)為150 mm，每次澆筑向前推進(jìn)長度宜為1.0～1.5 m。

(4)振搗方法

插入式振搗棒應(yīng)與混凝土表面垂直或成40°～45°傾向振搗，插點應(yīng)均勻排列，可以行列式或交錯式順序移動，但不能混用;每次移動距離不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，且操作時應(yīng)快插慢拔，并插入下層尚未初凝的混凝土中50～100 mm，以促進(jìn)上下結(jié)合形成整體。振搗棒在每一點振動延續(xù)時間約在20～30 s，以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)浮漿和不再有氣泡、不再沉落為度，禁止振動棒觸及鋼筋、模板、預(yù)埋件等。

使用平板式振動器應(yīng)將混凝土澆灌區(qū)劃分成若干排，依次前進(jìn)，移動間距應(yīng)使振動器的平板能覆蓋已振動好的混凝土邊緣30～50 mm。當(dāng)混凝土表面傾斜時，振動器應(yīng)由低處逐漸向高處移動。每一振搗位置的延續(xù)時間，以使混凝土停止下沉并向上泛漿，或表面平整并均勻出現(xiàn)漿液為度，一般約為25～40 s。

(5)對鋼筋密集處，采用細(xì)石混凝土或水泥砂漿，適當(dāng)增大混凝土的坍落度，采用片式、針式振動器振搗或輔以人工振搗。

(6)對鋼筋密集處，采用細(xì)石混凝土或水泥砂漿，適當(dāng)增大混凝土的坍落度，采用片式、針式振動器振搗或輔以人工振搗。

(7)墩、柱、墻連成整體的梁板結(jié)構(gòu):應(yīng)在澆筑墩、柱、墻及基礎(chǔ)的混凝土之后，停歇1～1.5 h，再澆筑梁板或突出部分的混凝土，避免水平與垂直構(gòu)件交接處產(chǎn)生裂縫。

(8)澆筑豎向結(jié)構(gòu)或大體積結(jié)構(gòu)時，底部應(yīng)先填以5～10 cm厚與所用混凝土成份相同的水泥砂漿，以免形成離層。對大體積結(jié)構(gòu)混凝土還應(yīng)該采取有效的防裂措施，嚴(yán)格控制混凝土出現(xiàn)裂縫。

(9)混凝土盡可能地連續(xù)澆筑，必須間歇時應(yīng)盡量縮短時間，并不超過2 h，在前層混凝土凝結(jié)之前，必須將次層混凝土澆筑完成。若因施工技術(shù)、工藝或組織上的原因不能繼續(xù)澆筑，應(yīng)準(zhǔn)確地留設(shè)混凝土施工縫，混凝土達(dá)到1.2 MPa強(qiáng)度才能繼續(xù)澆筑，澆筑前應(yīng)剔除掉施工縫處水泥薄膜、松動石子或鋼筋上浮漿及斑銹，加以濕潤并沖洗干凈，鋪抹水泥漿或與混凝土成分相同的水泥砂漿一層。

(10)混凝土模板安裝不但要求軸線、平面布置、斷面尺寸及標(biāo)高等滿足設(shè)計，而且要平整穩(wěn)定，澆筑前要設(shè)專人不斷檢查模板是否變形、松動、跑模、跑漿，以便發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

3 混凝土拆模后裂縫修補(bǔ)

(1)一般性表面細(xì)小裂縫，可將裂縫部位清洗干凈，干燥后用環(huán)氧漿液灌縫或表面涂刷封閉。

(2)裂縫較大時，可將裂縫鑿成八字形凹槽、洗凈濕潤，刷一層水泥漿，用1∶2水泥砂漿分層壓實抹光后用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)。

(3)對影響結(jié)構(gòu)整體，防水防滲要求的結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、深度情況，采用水泥壓力灌漿、化學(xué)灌漿的方法修補(bǔ)，或表面封閉與注漿同時使用;明顯降低結(jié)構(gòu)剛度，承載力和嚴(yán)重裂縫，應(yīng)根據(jù)情況，采用預(yù)應(yīng)力加固或用鋼筋混凝土圍套、鋼套箍或結(jié)構(gòu)膠粘貼劑貼鋼板加固等方法。

4 結(jié)束語

在實際工程中采用以上綜合措施，有效地減少了混凝土建筑裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，取得了較明顯的效果。但混凝土建筑裂縫的預(yù)防與控制是一項系統(tǒng)工程，需要從設(shè)計、施工、材料、檢測等各個方面進(jìn)行控制，并且要在提高控制技術(shù)和技術(shù)管理水平這個根本問題上系統(tǒng)地、綜合地運(yùn)用各種預(yù)防措施，以確保建筑工程質(zhì)量的提高。