淺析混凝土結構工程裂縫成因與控制治理

【摘要】本文簡單介紹了混凝土結構工程裂縫成因和控制，結合工程實踐提出了裂縫治理的方法。

【關鍵詞】混凝土；結構工程；裂縫

引言

混凝土是現代建筑工程中使用最普遍的結構材料。但是由于其極限拉伸變形值較小的缺點，在自然和人為因素的影響下，很容易出現各種結構裂縫現象，不僅會影響工程的質量和性能以及降低結構的承載力和使用壽命，甚至嚴重的還會導致坍塌事故，造成像人員傷亡等惡性事故。因此，采取一定的措施來控制混凝土結構裂縫顯得及其有必要。

1 混凝土結構裂縫種類和成因

實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響。但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。比如：溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格(如堿骨料反應)，模板變形，基礎不均勻沉降等。混凝土結構裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種。

1.1 荷載引起的裂縫

混凝土結構在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

1.2 收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。

1.3 溫度變化引起的裂縫

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或原有混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力，有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。

1.4 材料質量引起的裂縫

材料質量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質量不過關，一些工程如果使用了這些不合格的材料，就會出現裂縫，產生所謂的“豆腐渣工程”。所以，確保原材料的質量，是保證工程質量的重要前提。

1.5 凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹9％，因而混凝土產生膨脹應力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水(結冰溫度在-78度以下)在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重，成齡后混凝土強度損失可達30％～50％。冬季施工時對預應力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發生沿管道方向的凍脹裂縫。

1.6 施工質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有：

（1）施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能(和易性、密實度)下降，導致結構開裂。

（2）混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

（3）混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不是，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，即塑性收縮裂縫。

（4）混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。

（5）用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫。

2 混凝土結構工程裂縫的控制

混凝土出現嚴重的結構問題和建筑物的倒塌，基本上都是始于結構裂縫。裂縫不僅影響建筑物美觀和壽命，嚴重的甚至會威脅到生命和財產安全，因此，必須采取措施嚴格控制結構工程裂縫。

2.1 裂縫控制標準

混凝土結構的裂縫有時候是不可避免的，但是如何把危害控制在有限的程度，就是相關人員所必須關注的。混凝土結構裂縫是否會造成有害的后果是有結構的使用功能決定的。就我國相關規定來看，鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度為0．2--0．3毫米。當然各種結構的使用功能不同，其標準也是不同的。但是無論何種結構，裂縫都必須控制在其標準之內。

2.2 裂縫控制措施

（1）設計方面。除對混凝土結構進行常規計算以外，還要考慮混凝土結構所處的位置，施工期的溫度．必要時進行溫度裂縫計算，采取隔熱設計和良好的構造措施；進行沉降驗算，控制沉降量。

（2）施工方面。選擇合理的施工工藝，嚴格按設計混凝土強度等級及設計構造要求施工，正確選擇施工用水泥、粗細骨料粒徑及含泥量，控制水泥用量及水灰比。

（3）養護使用方面。根據不同的施工工藝和澆灌混凝土時的溫度，采用不同的養護方法。采取保溫保濕的養護技術，盡量利用混凝土后期強度。

3 混凝土結構工程裂縫的治理

3.1 表面處理法

表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補(土工膜或其它防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

3.2 填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫(0.3毫米)，作業簡單，費用低。寬度小于0．3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

3.3 灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

3.4 結構補強法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等。

4 結束語

混凝土結構裂縫的控制涉及設計、施工、原材料質量、混凝土配合比等諸多因素，需要綜合考慮。只要設計、施工、監理三方共同努力，裂縫完全可以控制在規范規定的范圍內。混凝土結構中裂縫的出現是不可避免的，我們應根據裂縫的引成原因和裂縫的現狀，采用相應的治理方法，確保工程的安全使用和美觀。

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