混凝土結構裂縫產生原因及控制措施

【摘 要】混凝土結構以其取材方便、可模性好、耐久耐火、節約鋼材等優點，被廣泛應用于土木工程之中，但混凝土結構自重大、抗裂性差、性質脆等缺點卻使混凝土成為工程施工中的主要病患。本文分析了混凝土結構裂縫產生的原因，并提出了有效的控制措施。

【關鍵詞】混凝土結構；裂縫；產生原因；控制措施

1 引言

混凝土結構以其取材方便、節約鋼材、耐久耐火、可模性好、剛度大等優點，被廣泛應用于土木工程和路橋工程中，在我國經濟建設和社會生活中起著極為重要的作用。但是，混凝土結構自身的缺點，如自重大、抗裂性差、性質脆等，也嚴重影響了混凝土結構的使用，成為工程施工中的主要病患。在混凝土結構眾多病變之中，裂縫病害較為普遍，混凝土裂縫不僅影響了結構的美觀，同時也降低了混凝土的強度，影響混凝土結構的使用性能和使用安全，給經濟建設和人民生活帶來諸多不便。因此，加強對混凝土結構裂縫成因的分析，并采取積極有效的控制措施，在混凝土結構的使用中有著極為重要的意義。

2 混凝土結構裂縫產生原因

混凝土結構產生裂縫的原因很多，包括如溫度濕度變化、結構荷載、地基沉降、施工工藝、設計構造等都有可能引起混凝土結構裂縫。

2.1 設計構造原因

在設計時考慮不周，是混凝土結構裂縫產生的主要原因之一。包括如混凝土構件斷面、開洞留槽應力、構件預應力施加、構件鋼盤配置、構件收縮變形、附加箍筋或吊筋設置、結構縫設置、混凝土等級配置等，在設計時如果考慮不周，都會使混凝土結構產生裂縫病害，影響混凝土結構的施工質量和使用性能。

2.2 材料原因

材料是引起混凝土結構裂縫病害的又一重要原因。比如粗細集料含泥量過大，集料顆粒級配不良、間斷級配；骨料針片含量過大、粒徑過細、用灰量用水量過多；外加劑、摻和料選擇不當，摻量不適宜；水泥品種選擇不當，對收縮值考慮不周，如礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礬土水泥、快硬水泥等各品種水泥的收縮值之間并不相同，而存在著巨大的差異；以及水泥等級和混凝土強度等等原因，如果在使用時未作充分考慮，按照標準進行選用和配制，將會導值混凝土收縮增大，產生裂縫病害。

2.3 施工工藝原因

施工工藝是造成混凝土結構裂縫病害的又一主要原因。在實際施工中，會導致混凝土結構產生裂縫病害的原因很多，如集料、骨料的運輸、攪拌、澆灌、搗實存在缺陷和疏漏；未按要求和標準進行養護，混凝土早期脫水；模板搭設不當造成漏水、漏漿，或支撐下沉、過早拆模或拆模不當等；施工過程未注意鋼筋表面污染問題；在混凝土澆注時對水化計算不準，未注意混凝土降溫和保溫工作；現場預應力張拉不當出現超張或偏心等情況，都有可能引起混凝土結構裂縫病害。

2.4 荷載原因

引起混凝土結構裂縫病害的荷載包括施工中的荷載和使用過程中的荷載兩大類，兩大類荷載都有可能引起混凝土結構裂縫。施工過程中的荷載，如混凝土早期受震、構件堆放擠壓、運輸碰撞擠壓、吊裝時墊塊或吊點位置不當、施工中張拉應力值過大等都可能產生裂縫。使用荷載所引起的裂縫病害，一般常見于梁、板等受彎構件中，通常普通混凝土在承受30%-40%設計荷載時，就可能出現裂縫病害，這種裂縫一般靠肉眼不能察覺，對使用也不會造成什么影響，被稱為無害裂縫。但當構件承受荷載達到極限破壞荷載時，也就是設計荷載1.5倍以上時，所產生的裂縫將會嚴重影響構件的使用性能，通常超過規定寬度即0.2-0.3mm的裂縫，即對構件的使用造成不良影響，成為有害裂縫，對這種有害裂縫需要認真分析原因并及時處理。

3 混凝土結構裂縫控制措施

要控制混凝土結構裂縫的產生，應當根據導致結構產生裂縫的原因入手，從結構設計、材料選用配合、現場施工操作等方面進行控制。

3.1 設計方面

設計是否合理，對混凝土結構的使用性能和使用壽命有著決定性的影響。在設計時，要充分考慮混凝土的溫度效應、收縮效應，以及混凝土結構的受力特性，相關構件的荷載情況。對于處于約束下的結構因為沒有足夠的變形余地，需要采取有力措施防止裂縫產生，對于處于無約束條件下完全處于自由變形狀態的結構，則應有足夠變形余地，針對不同情況采用不同的結構方案和使用不同材料。對于結構斷面，應盡量在設計時即避免因為斷面變形所引起的應力效應，當無法避免時應采取加強措施。針對混凝土收縮所引起的常見混凝土裂縫病害，可以考慮采用補償收縮混凝土技術，比如在混凝土中摻入膨脹劑等，來補償混凝土的收縮，解決因為收縮值過大而產生裂縫的問題。在結構設計時，對于樓面、墻板等薄壁構件，梁、柱等受彎構件，應當注意其構造鋼筋的配置，采用適合的鋼筋直徑和數量。

3.2 材料選擇和級配

不同結構因為受力特性和荷載情況，對混凝土強度有著不同的要求，因此要根據結構的要求選擇合適的水泥品種，在非必要情況下應當盡量避免采用早強水泥。對砂、石等原料的選用，應當按照規范要求嚴格控制其大小和含泥量。為了降低水泥用量、降低水化熱，同時改善泥凝土的使用性能和構建成本，應當積極選用摻合料和外加劑。混凝土補償收縮技術可以很好的解決混凝土收縮值過大引起的裂縫病害，但在選用膨脹劑時，要充分考慮不同品種的膨脹劑在不同摻量下膨脹效果的差別，在實際應用時，一定要經過大量的試驗來確定膨脹劑品種和摻量。材料的級配在設計時，要盡量減少水泥用量，選用低水灰比、低用水量進行施工。材料級配設計人員應當深入施工現場，根據現場情況，包括澆注能力、振搗水平、構件截面等情況，選用合理的混凝土坍落度，并對現場砂、石等材料實際情況調整級配，指導現場作好混凝土養護工作。

3.3 現場施工方面

除了材料和設計外，現場施工也是控制混凝土結構裂縫產生的重要組成部分。如混凝土澆搗時，要注意振搗棒插拔速度，應快插慢拔，對不同的混凝土坍落度要用不同的振搗時間，避免出現過振或漏振情況。為了排除凝土內部水分和氣泡，應盡量采用二次振搗和二次抹面技術。在構造模板時，要防止因模板間的變形引起混凝土裂縫，使用具有足夠剛度的模板和支架，以免在施工荷載作用下造成模板變形。拆模時間要注意不能過早也不能過晚，過早將會造成早齡期混凝土的損壞和開裂，過晚則容易錯過混凝土水化熱峰值，錯過最佳養護時機。新澆混凝土應特別注意早期養護工作，尤其是構件的濕潤養護，盡量減少混凝土在早期產生收縮。對于厚大體積混凝土，要充分考慮水化熱問題，采取必要措施避免水化熱高峰集中出現，并采取適當的保溫措施，防止混凝土內外溫差過大引起溫度裂縫。

4 結束語

混凝土結構裂縫病害是常見病害之一，對混凝土結構的使用性能和使用壽命有著不良影響。在實際應用中，我們要從造成混凝土結構裂縫的原因出發，從多方面入手，包括設計、材料、施工等采取必要的控制措施，減少混凝土結構裂縫病害的出現。

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