也談混凝土裂縫問題

摘 要：在混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫是絕對存在的，要將其控制在符合規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，以不致發(fā)展為有害裂縫。本文分析了裂縫產(chǎn)生的原因，并對裂縫的控制與處理進行了探討。

關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫 施工

中圖分類號：TU7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0055-01

1 問題的由來

裂、滲、漏是建筑工程的質(zhì)量通病之一。滲、漏又大多因為裂縫而引起。所以裂縫已經(jīng)被建筑業(yè)同行普遍關(guān)注。翻開近期的建筑專業(yè)雜志可以看到不少文章談混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。據(jù)有關(guān)資料介紹，1 m寬的混凝土板，當(dāng)溫度每±10 ℃，要伸縮0.01 mm。如果房屋長50 m，夏天最高溫度400 ℃。冷天最低溫度-200 ℃，則總的伸縮量為：0.01×50×（40+20）=30 mm。如果不采取措施則必然產(chǎn)生裂縫。

混凝土是脆性材料，容易裂縫。宏觀不裂，微觀裂。

微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種：一是骨料與水泥石粘結(jié)面上的裂縫，稱粘著裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱水泥石裂縫；三是骨料本身的裂縫，稱骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則、不貫通的。反之，肉眼看得見的裂縫稱宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05 mm。宏觀裂縫是微觀裂縫擴展而來的。

通常討論的裂縫問題指的是宏觀裂縫。

2 裂縫的原因

因小立窯生產(chǎn)的部分水泥安定性不合格，而產(chǎn)生的龜裂不在討論之列。因為這是材料質(zhì)量控制問題。進場材料必須經(jīng)過復(fù)檢合格，才能使用。

裂縫的形狀。

表面早期收縮裂縫，呈棗核型，中間寬兩頭窄，不連續(xù)，（也可能是不規(guī)則龜裂，如混凝土表面踩出的腳窩，全用砂漿填充后出現(xiàn)的裂縫）；多在表面，個別有貫通的情況。

應(yīng)力裂縫，裂縫細(xì)而長，比較深。溫度應(yīng)力、地基不均勻下沉、施工荷載等引起的結(jié)構(gòu)超載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫等。有一定規(guī)律。

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生原因主要有以下幾點。

（1）由外荷載引起的，這是最普遍的一種情況，即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的。

（2）結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與計算假設(shè)模型的差異引起的。

（3）變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時，便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，就產(chǎn)生裂縫。

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，都會受到影響、相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部不同保衛(wèi)的變形相互約束，這樣的約束稱為內(nèi)約束；當(dāng)一個結(jié)構(gòu)物的變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束稱為外約束。外約束又可分為自由體、全約束和彈性約束。

建筑工程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強度時所產(chǎn)生的貫通整個截面裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬于有害裂縫。

具體講。大體積混凝土裂縫原因有以下幾點。

（1）水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形，混凝土中心溫度與表面的溫差是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

（2）混凝土表面溫度與外界氣溫差也是產(chǎn)生裂縫的重要原因。

（3）混凝土收縮變形。

①混凝土的塑性縮變形，塑性裂縫產(chǎn)生在混凝土硬化之前，混凝土仍處于塑性狀態(tài)，上部混凝土的均勻沉降受到了限制。

②混凝土體積變形，混凝土終凝之后發(fā)生體積變形既可收縮也可能膨脹，主要視溫度和水泥的用量。

③混凝土勻質(zhì)性的影響。由于坍落度、外加劑、石子差異以及振搗的密實度不一，影響混凝土的勻質(zhì)性，造成混凝土的彈性模量變化，因此產(chǎn)生收縮變形中的應(yīng)力集中，引起裂縫。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的影響，如預(yù)留洞、槽等薄弱部位。

3 裂縫的控制

裂縫產(chǎn)生的原因很多，控制裂縫“是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響因素涉及勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督、工程檢測、建筑材料、氣候環(huán)境、后期使用維護與管理等方面，需要工程建設(shè)各責(zé)任主體及相關(guān)各豐共同努力。”

在《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108—2001中明確指出。

大體積防水混凝土施工，應(yīng)采取以下措施。

（1）設(shè)計許可的情況下，采用混凝土60 d強度作為設(shè)計強度。

（2）采用低熱或中熱水泥，增加粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等摻合料。

（3）摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑。

（4）在炎熱季節(jié)施工時，采取降低原材料溫度，減少混凝土運輸時吸收外界熱量等外加劑。

（5）混凝土內(nèi)部預(yù)埋管道，進行水冷散熱。

（6）采取保溫保濕養(yǎng)護。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應(yīng)大于250 ℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應(yīng)大于25 ℃，養(yǎng)護時間不應(yīng)少于14 d。

對于早期裂縫的控制，在施工中采用二次振搗、二次抹光的方法。二次振搗由于時間不容易掌握，較少采用。二次抹光則是非常有效的措施，目前大多是機械抹光機和人工抹光配合，在終凝后及時用塑料薄膜覆蓋并加蓋，同時澆水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于14 d。

4 裂縫的處理

工程發(fā)現(xiàn)了有害裂縫，必須進行認(rèn)真分析，“對癥下藥”處理。如果盲目處理，無助質(zhì)量控制，甚至一條縫變成了兩條縫。

處理的過程大致是。

首先要對裂縫情況進行細(xì)致的現(xiàn)場調(diào)查研究，充分了解與掌握裂縫發(fā)生的部位和形狀，并畫出簡圖。

其次，對產(chǎn)生裂縫的原因進行分析，明確主要原因。

再就是對裂縫的危害進行分析，確定處理的程度。

最后確定處理的方法。

（1）不處理。主要用于對使用功能沒有影響的裂縫。如樓面早期收縮裂縫，未貫通的。又如結(jié)構(gòu)吊裝時產(chǎn)生的裂縫，在正常使用時裂縫不會擴展的。

（2）裂縫封閉處理；用環(huán)氧樹脂等密封材料進行封閉。如樓面溫度裂縫，當(dāng)能夠確認(rèn)裂縫不擴展（如周圍維護結(jié)構(gòu)施工后，環(huán)境發(fā)生了變化），并且不封閉可能有水滲入導(dǎo)致鋼筋生銹而影響結(jié)構(gòu)使用時，可以采用。

（3）補強處理；如結(jié)構(gòu)在補強后不影響使用功能，可以采取。

（4）推倒重來。如懸挑結(jié)構(gòu)，由于負(fù)彎矩鋼筋位置變化產(chǎn)生的裂縫，影響到正常使用安全，必須重新施工。