淺談混凝土裂縫問題及原因分析

袁強

摘要：我國國民經濟的高速增長，帶動了建筑業的快速、持續的發展。混凝土因其取材廣泛，價格低廉，抗壓強度高，可澆注成各種形狀，并且耐火性好，不易風化，養護費用低，成為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料之一。而隨著商品混凝土的誕生，由于其施工方便快捷，性能穩定，質量可靠，勞動強度低，生產效率高，同時又可減少噪音，保護環境等綜合優點，更是把混凝土推向了一個頂峰。本文針對建筑混凝土結構裂縫進行各種問題進行分析，并在實際建筑過程中總結經驗，提出解決方案。

關鍵詞：混凝土結構；裂縫問題；分析

0 前言

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現出一些非均質的特性。微裂縫通常是一種無害裂縫，對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會不斷的擴展和連通，最終形成我們肉眼可見的宏觀裂縫，也就是混凝土工程中常說的裂縫。

1 裂縫對結構件的影響

混凝土建筑和構件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴重者將會威脅到人們的生命和財產安全。近代科學研究和大量的混凝土工程實踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內。但在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。

2 目前狀況及存在問題

由于結構在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴展開始的，因此人們對裂縫往往產生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的。早在1932年，前蘇聯一位教授的鋼筋混凝土強度理論就指出，如正常配筋受彎構件的破壞狀態是指受拉區鋼筋到達屈服強度，受壓區混凝土到達受彎的抗壓強度，此狀態稱為承載力極限狀態。裂縫擴展，受壓區塑性不斷發展，最后達到完全破壞。因此，很多大型鋼筋混凝土結構，僅僅自重就超過了極限荷載的30%，在此條件下鋼筋混凝土結構帶有輕微裂紋是完全正常的，結構是安全的，恐懼是不必要的。

但是近年來大量裂縫的出現，并非與荷載作用有直接關系，通過大量的調查與實測研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環境生產熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形。由于這些變形受到約束引起的應力超過混凝土的抗拉強度導致裂縫，統稱“變形作用引起的裂縫”。

3 產生裂縫問題的原因分析

在施工和使用過程中，引起建筑混凝土結構開裂的原因很多，當發生溫度和濕度變化、結構受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當時，都非常容易產生裂縫，具體原因有以下幾方面：

3.1 設計原因

設計構造在設計時考慮不周，結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中；在構造處理不當時，現澆主梁在擱次梁處如果沒有設置附加箍筋或附加吊筋；以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。

結構承受的約束作用分內約束（自約束）和外約束兩類。在約束狀態下，結構首先要求有變形的余地，如結構能滿足此要 求，不再產生約束應力。如結構沒有條件滿足此要求，則必然產生約束應力，超過混凝土的抗拉強度，導致開裂。

3.2 地基變形原因

地基變形原因裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致，此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

3.3 施工原因

施工方面施工工藝不當是造成鋼筋混凝土開裂的另一個主要原因。由于施工原因造成裂縫出現的因素很多，主要有：

①水泥、砂、石等質量不好是引起裂縫較常見的因素。若工程上用了這些不合格的材料就會導致“豆腐渣工程”，所以說只有把好材料的質量關，工程質量才會在根本上得到保證。

②混凝土是一種人造混合材料，其質量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產生的直接或間接原因。

③水分蒸發、水泥結石和混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因?；炷琉B護，特別是早期養護質量與裂縫關系密切。早期表面干燥可使其內外溫度較大更容易產生裂縫。

④模板構造不當，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都有可能造成混凝土開裂。施工過程中，鋼筋表面污染，混凝土保護層太大或太小，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

3.4 荷載原因

結構受荷在施工中和使用中由于結構受荷都可能出現裂縫。例如早期受震、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件，在使用荷載作用下往往出現不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30-40%的設計荷載，就可能出現裂縫，肉眼一般不能察覺，而構件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構件是允許帶裂縫工作的。在鋼筋混凝土設計規范中，分別不同情況規定裂縫的最大寬度為0.2-0.3mm，對那些寬度超過規范規定的裂縫，以及不允許開裂的構件上出現裂縫則是有害的，需加以認真分析，慎重處理。

3.5 溫濕度原因

當溫度變化時，由于材料熱脹冷縮，各部分構件將產生各自不同的變形，引起彼此制約而產生應力。普通混凝土在空氣中硬結，濕度發生變化時，體積會有所收縮，由此而在構件內產生拉應力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大。因此，若構件早期養護不良，極易產生收縮裂縫。

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫。

3.6 收縮原因

根據收縮的類型的不同又可分為干縮和塑性收縮兩類，干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。塑性原因收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等。

3.7 化學反應原因

混凝土拌和后會產生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現中混凝土結構使用期間，一旦出現很難補救，因此應在施工中采取有效措施進行預防。

4 結束語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

參考文獻

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