探析鋼筋混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學院，甘肅蘭州 730050)

0 引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土組成的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠充分利用混凝土較高的抗壓強度以及鋼筋較強的抗拉強度，充分利用了兩種材料的特性，在現(xiàn)代工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件卻易開裂，可能會因開裂或者裂縫過寬而影響結(jié)構(gòu)的使用性能和結(jié)構(gòu)的耐久性。另外，大多數(shù)人對裂縫寬度超過0.3的裂縫明顯的有心理壓力［1］。因此我們要分析混凝土裂縫的原因及采取一定的措施予以防范。

1 混凝土裂縫成因

混凝土裂縫可有設(shè)計不當引起的裂縫，還有在施工期間形成的裂縫和使用期間形成的裂縫。

1.1 設(shè)計不當引起的裂縫

1)地震、臺風作用等;

2)結(jié)構(gòu)物的沉降差異;

3)次應(yīng)力的作用;

4)對溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力估計不足。

在設(shè)計時，未考慮有些荷載的作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)荷載少算或漏算;注重構(gòu)件承載力而忽略結(jié)構(gòu)的約束性能，結(jié)構(gòu)剛性過大，在收縮變形下產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，而在結(jié)構(gòu)配筋方面相對偏弱，反而不利于抗裂［2］;構(gòu)件斷面尺寸不足、鋼筋用量不足或配置位置不當;內(nèi)力與配筋計算錯誤、結(jié)構(gòu)設(shè)計時沒考慮施工不當造成的裂縫等等都可能引起混凝土構(gòu)件裂縫。

1.2 施工期間的裂縫

1.2.1 溫度裂縫

混凝土在澆筑時，由于水泥的水化在短時間內(nèi)會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的水化熱，但這部分熱量在短時間內(nèi)不能散發(fā)出去，而混凝土表面的溫度則會降低，這樣混凝土表面和內(nèi)部就會產(chǎn)生較大的溫差，因此混凝土會由于內(nèi)外部溫度差而在混凝土構(gòu)件表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，若該拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強度時，就會在混凝土的表面產(chǎn)生裂縫。在大體積混凝土澆筑中尤為突出。而且混凝土體積越大(厚)，內(nèi)部熱量越大，體積表面與內(nèi)部的溫差越大，裂縫越寬［3］。

1.2.2 塑性裂縫

新拌混凝土在激烈的水化過程中，出現(xiàn)泌水，骨料在重力作用下下沉，若受到鋼筋或者模板阻擋，便會形成塑性裂縫。

1.2.3 收縮裂縫

混凝土內(nèi)的水分，一少部分水提供水泥水化，其余大部分水分，在混凝土結(jié)硬過程中，受外界溫、濕度的作用(陽光照射、風吹)，從混凝土內(nèi)部向外部遷移，并在表面迅速蒸發(fā)，造成失水凝縮。但混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，造成混凝土表面的收縮和內(nèi)部的不均勻收縮，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當該拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度，便產(chǎn)生收縮裂縫。

1.2.4 早期凍融

由于冬季溫度過低，混凝土中的水分會結(jié)冰，體積膨脹，在氣溫升高后，再融化，這樣形成凍融，也會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

1.2.5 施工質(zhì)量造成的裂縫

如施工中鋼筋被踩踏或移位、施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂;為了加快工期，過早的拆卸模板、預(yù)應(yīng)力張拉錯誤、混凝土養(yǎng)護不合理等等而形成裂縫。

1.3 使用期間產(chǎn)生的裂縫

1.3.1 鋼筋銹蝕導(dǎo)致的裂縫

當結(jié)構(gòu)處在不利環(huán)境下，且混凝土密實度較差或保護層厚度較薄時，混凝土內(nèi)鋼筋就容易銹蝕，體積膨脹進而導(dǎo)致混凝土保護層開裂，甚至剝落，而混凝土保護層的開裂剝落又會加劇鋼筋的銹蝕，這對結(jié)構(gòu)的耐久性和使用性能都有較大的影響。

1.3.2 溫度變化引起的裂縫

結(jié)構(gòu)在使用過程中，外界環(huán)境溫度變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件熱脹冷縮，由此引起的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的不均勻變化，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部，尤其是外圍護構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

1.3.3 地基的不均勻沉降

當?shù)鼗恋牡啬土ο嗖钶^大、建筑物相鄰兩部分有高差或者荷載相差較大、結(jié)構(gòu)形式不同等各種因素，地基會產(chǎn)生不均勻沉降，從而使構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，致使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

2 防治措施

1)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時，按相關(guān)規(guī)范對裂縫寬度進行控制驗算，保證計算值不超過對應(yīng)的限值;采用施加預(yù)應(yīng)力來提高混凝土的抗裂性能。

2)設(shè)計時注意結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)造措施相結(jié)合。采取如設(shè)置伸縮縫、后澆帶、加配構(gòu)造鋼筋或者在同樣配筋率的情況下采用鋼筋截面小、間距密的布筋方式、層間橡膠支座使構(gòu)件變?nèi)岬鹊葮?gòu)造措施，防止裂縫的出現(xiàn)。

3)合理選材。水泥水化熱產(chǎn)生的熱量與水泥用量有關(guān)，水泥越多，產(chǎn)生的熱量越多，因此盡量降低水泥用量、選用水化熱較低、強度較高、收縮量較小的水泥;防止因構(gòu)件表面與內(nèi)部溫度差引起的裂縫。其次，采用高性能混凝土，骨料級配要合理，提高混凝土密實度。另外混凝土水灰比越大，多余水分越多，收縮越大，所以要嚴格控制混凝土水灰比，減少收縮裂縫。

4)降低溫差，減小溫度應(yīng)力。采用混凝土低溫入模，對澆筑混凝土的原料降溫處理，降低在澆筑時內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，如:預(yù)冷骨料和夏季在水箱內(nèi)加冰塊，降低水溫;粗骨料遮陽防曬，并灑冷水降溫;細骨料遮陽防曬;對混凝土外部進行保溫保濕措施，減緩表面溫度的快速變化，從而減小混凝土表面與內(nèi)部的溫度差，如在混凝土外表面進行覆蓋，對其進行保溫，同時可以保濕，避免表面水分因風或者高溫而蒸發(fā)過快形成裂縫。

5)掌握混凝土的澆灌振搗技術(shù)及振搗時間，并加強混凝土養(yǎng)護。混凝土澆搗前，先將基層和模板澆水濕透，避免過多吸收水分，澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度［4］。在混凝土澆筑后，要對混凝土合理養(yǎng)護。不同施工季節(jié)應(yīng)選擇不同的混凝土養(yǎng)護方法。夏季采用降溫法進行養(yǎng)護;冬季施工時，采用一定的保溫措施，提高混凝土的表面溫度。

6)摻用膨脹劑，補償混凝土收縮。在混凝土拌和物中摻入一定量的膨脹劑，拌和后生成膨脹性結(jié)晶水化物，使混凝土產(chǎn)生微量膨脹，補償混凝土收縮，提高混凝土抗裂防滲能力。

7)防治鋼筋銹蝕，防止混凝土表面裂縫。可以采取鋼筋涂層，混凝土外加鋼筋阻銹劑、硅灰及其他外加劑、混凝土表面封閉、涂層法、電化學方法或提高混凝土保護層的密實度及保護層厚度等措施對鋼筋進行防銹蝕處理，防止由鋼筋銹蝕引起混凝土表面裂縫。

8)嚴格規(guī)范施工，加強施工管理。提高施工工人素質(zhì)，確保施工質(zhì)量，加強監(jiān)管力度，盡量克服人為因素如混凝土養(yǎng)護、過早拆模、過早踩踏等造成的混凝土裂縫。

9)提高地基承載力，防止不均勻沉降引起的裂縫。一方面確保地基有足夠的承載能力，并且盡量選擇整體性好的結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)形式。另一方面，當?shù)鼗恋牡啬土ο嗖钶^大、建筑物相鄰兩部分有高差或者荷載相差較大、結(jié)構(gòu)形式不同時可以設(shè)置沉降縫。

3 結(jié)語

混凝土的裂縫是建筑工程中很重要的問題之一，對裂縫的預(yù)防和控制是非常必要的，但引起混凝土構(gòu)件裂縫原因卻是多方面的，因此我們應(yīng)該正確判斷和分析混凝土裂縫形成的原因，采用綜合的行之有效的措施，控制和減少裂縫的產(chǎn)生。

［1］顧祥林.混凝土結(jié)構(gòu)基本原理［M］.第2版.上海:同濟大學出版社，2011.

［2］李 剛，葛修彬.地下室混凝土裂縫的綜合控制［J］.混凝土，2011(4):139-141.

［3］丁凌凌，馬先偉.大體積混凝土裂縫探討［J］.混凝土，2005(5):10-12.

［4］馬順利，劉 艷.淺談水工混凝土常見裂縫與控制措施［J］.山西建筑，2010，36(2):169-170.