試述建筑施工裂縫分析與研究

朱國良

（義烏市建筑工程質量監督站，浙江 義烏 322000）

1、建筑施工裂縫形成的機理和分類

對于鋼混建筑裂縫形成的機理，可以從混凝土的基本性質出發進行探討。混凝土屬于混合物，由水泥、粗細骨料和水組成，并含有一定的氣泡，屬于多相的非均勻復合材料。復合材料的各種組分材料之間力學性能存在明顯的差異，這樣就導致混凝土在硬化過程中，混凝土內部各組分的收縮程度不一，由此產生的收縮應力會在混凝土中產生細微的裂縫，裂縫的種類包括了骨料和水泥漿粘結面上的裂縫和水泥漿裂縫。這些裂縫的分布并不規則，并且一般情況下會形成貫通裂縫。有以上分析可以得出結論微觀裂縫的存在是由材料固有的物理性質所決定的，是不可能避免的。

在使用過程中鋼筋混凝土構件中的這些微觀裂縫都會進一步發展，在建筑的使用生命周期以內，鋼筋和混凝土一起在承擔結構荷載，但是兩者的彈性模量不同，這就導致同樣荷載條件下兩者的變形變形不相同，而鋼筋和混凝土之間的粘結使得兩者之間會出現應力。隨著荷載的進一步增加，當混凝土所承受的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，這些已經存在細微裂縫就會相互貫通，裂縫寬度也會迅速地增大。當裂縫的寬度超過0.05mm后就產生了肉眼能夠看見的所謂宏觀裂縫。

2、對施工裂縫的基本認識

要對施工裂縫進行分析，首先就要加強對于施工裂縫本身性質的認識，在此基礎之上才能發現施工裂縫產生的不同原因并對癥下藥的采取相應的措施，施工裂縫的借本認識主要由兩個方面，第一點是施工裂縫產生的客觀必然性，第二點是對其危害性的認識。首先施工裂縫的存在時客觀必然的。當前所建設的大部分住宅數都是鋼筋混凝土結構，從機理組成上分析混凝土自身就存在微觀裂縫，這是由于本身的物理性質所決定的，混凝土的各個基本組分通過水泥凝膠來結合在一起，從理論上講水泥在凝膠水化作用中的用水量應該在20%左右，但是為了保證施工的和易性實際配合中混凝土的用水量總是會超過水化所消耗的用水量，這樣在硬化過程中消失的水就會留下空洞而導致骨料的結合面上出現空隙，所以混凝土配置出來以后從微觀上自身就存在著大量的不連續縫隙。而在施工過程當中，混凝土已經開始承受著施工荷載，并收著周圍環境的影響。而在受力過程當中鋼筋和混凝土的彈性模量和極限強度并不相同，一般情況下鋼筋和混凝土彈性模量之比是5：1，這樣在受力過程當中混凝土和鋼筋之間由于變協調就存在了應力，而混凝土極低的抗拉強度導致其很容易被拉裂而出現裂隙。混凝土結構在建成以后，就受到周圍環境的作用，而固體物質共有熱脹冷縮這樣的性能，但是同樣的溫度變化給鋼筋和混凝土帶來了不同的溫度變形，而且環境中濕度的變化很容易導致混凝土出現長期干縮的現象，特別是現代的商用混凝土為了提高泵送人能力而對流動性提出了更高的要求，這就使得當今的水泥漿體要比傳統的混凝土高出相當一部分，自然混凝土結構其干縮率也大幅度提高，在有關試驗中干縮率可能會超過萬分之五甚至是更多，而相應的混凝土極限抗拉強度只是萬分之二，混凝土必然會開裂。這就可以說明，鋼筋混凝土結構的裂縫存是客觀必然的。另一方面為了使得鋼筋和混凝土更好的共同工作，而把鋼材的優良抗拉性能發揮到極致，往往就會允許把混凝土拉裂。因此先現行的在規范規定和工程驗收過程中都是循序混凝土結構存在裂縫的。這也是對裂縫客觀存在性的一種承認。

但是另一方面，并非是所有的施工裂縫的存在都是正常的。規范中有著明確規定，一般結構的裂縫在0.05個毫米以下的都認為是正常的。但是超過這個限度的裂縫就要認真分析其產生的原因和可能帶來的危害。對于裂縫危害程度的分析首先要對裂縫進行分類，最基本的裂縫分類是裂縫可以分為：可見的裂縫和不可見的裂縫，可見裂縫是我們所重點要控制和處理的。

3、工程中常見裂縫分析

3.1 墻體裂縫分析

第一種原因是地基的不均勻沉降。結構作為超靜定結構，制作的不均勻沉降自然會在結構內部導致應力。房屋結構的的全部荷載首先傳遞到基礎上面，然后由基礎再傳給地基，而地基在上部結構的荷載作用下，導致其是隨深度而發生擴散，深度大就會導致擴散也愈大，通常地基內應力的分布呈現鐘形，總是中間最大而向兩端方向逐漸減小，這就很容易導致中間的沉降大而兩邊的沉降小，造成不均勻的沉降。

第二種原因是由于溫度應力而引起墻體裂縫。絕大多數固體材料都具有熱脹冷縮的性質，房屋結構同樣會因為周圍的溫度變化而長身熱脹冷縮的變形，這被稱作是溫度變形。一個不受任何約束的結構可以在溫度變化的時候能自由地變形，而且結構中也就不會產生附加的溫度應力，但是房屋結構顯然是受到約束而且不能夠自由變形的，這樣溫度變化就會導致結構中產生附加應力和溫度應力，很容易導致墻體出現可見的危害裂縫。

3.2 懸挑結構坍塌分析

對于懸挑結構，坍塌是混凝土結構中所經常出現的情況。通常的原因有下面幾個方面：

第一種原因是穩定力矩小于傾覆力矩。懸挑結構的穩定性要靠其自身的壓重或者外部施加的拉力來保持，規范中明確規定其抗傾覆的安全系數不能小于于1.5。如果出現穩定力矩比傾覆力矩小的情況，懸挑結構必然失穩并發生傾覆坍塌。

第二種原因是模板的支撐方案不當。懸挑結構屬于懸臂梁的性質，其在根部的受力最大，混凝土在澆筑完成以后，在還沒有經過28天達到足夠的強度之前，如果模板支撐發生了沉降，很容易導致根部混凝土隨即發生開裂，這樣在28天后拆模的時候就會導致懸挑結構從根部產生斷裂而發生坍塌。通常的懸挑結構都被做成了變截面的，施工的時候要注意把模板做成變截面的，這就可以避免造成根部斷面的減小。

第三種原因是：鋼筋的錯位和變形。懸挑結構由于根部的負彎矩最大，配設主筋的時候應該配置在梁板的上部。但施工時工人可能會由于專業知識的欠缺和粗心導致錯誤的把鋼筋放在了下部，這樣就使得鋼筋無法發揮其抗拉強度高的優勢，而在拆模以后根部也由于無法承受福玩具而發生坍塌。

第四種原因是施工超載。懸挑結構的固端彎矩和作用荷載之間屬于正比的關系，如果施工過程中沒有有效控制施工荷載而導致施工荷載超過了設計容許荷載，出現的現象就是伴隨著施工荷載的增加，模板變形也在增大，很蓉易就在根部產生裂縫而導致拆模懸挑結構斷裂。

第五種原因是拆模過早。混凝土要達到其強度的90%，需要經過28天的齡期。而實際的工程中往往會由于趕工期而導致提前拆模，很多懸挑結構出現斷塌事故都是因為拆模過早所導致的。因此規范中也做出了明確的規定，跨度在2m 以下的懸臂梁和板，其拆模強度應該不小于70%；而跨度超過2m的懸臂梁和板，其混凝土的拆模強要達到100%。

結語

總之，裂縫從著混凝土結構的產生開始就存在與混凝土當中，其存在是客觀必然的，因此對于結構當中的裂縫不能一概而論，要做到具體情況具體分析。不能一看到結構中存在裂縫就認為該混凝土結構不合格，這是一種不完全正確的看法。我們對于裂縫要堅持公正、科學的態度，對于裂縫要認真判斷其成因和危害程度，并對可能造成危害的裂縫積極研究探討相關的預防及處理措施。

[1] 楊伯科.混凝土實用新技術手冊[M].長春:吉林科學出版社，2003.

[2] 劉興法.混凝土結構的溫度應力分析[M].北京:人民交通出版社,1991.

[3] GB50010-2002.混凝土結構設計規范[S].

[4] 陳源祥.混凝土施工縫的設置與處理[J]..山西建筑，2004年9月:44-46.

[5] 李宏興.混凝土裂縫原因分析與預防[J].山西建筑，2004 第13 期:86-87.