混凝土裂縫分析與治理實踐

【摘要】文章對建筑混凝土裂縫的成因進行了分析，提出了治理措施。

同時詳細介紹了某剪力墻裂縫情況及治理措施。

【關鍵詞】混凝土裂縫 成因 治理 某剪力墻工程

1、前言：

混凝土結構自施工完畢，甚至在施工過程中都存在不同程度的裂縫或細微裂紋，因此工程界普遍認為混凝土結構都是帶裂縫工作的。混凝土是多種不同材料經拌合、振搗、養護而形成的膠結體，引起裂縫的原因很多，但總體上可以分為兩大類：

一類是由外荷載引起的裂縫，即結構性裂縫，其與荷載有關。

二類是由變形引起的裂縫，即非結構性裂縫。如溫度變化、混凝土收縮、地基不均勻沉降等導致的結構構件內部產生自應力引起混凝土裂縫。裂縫的存在，將會產生一定危害。

（1）結構裂縫寬度顯示鋼筋保護層被破壞的程度，裂縫引起混凝土中鋼筋的銹蝕，將降低結構耐久性。

（2）裂縫影響使用功能，可造成滲水或引起使用者的不安。

（3）受力構件裂縫過寬，預示構件承載力儲備不足，存在安全隱患。

鑒于以上原因，我國現行《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）規定對使用中允許出現裂縫的鋼筋混凝土構件應驗算裂縫寬度，計算所得的最大裂縫寬度對處在室內正常環境的一般構件不應超過0.3mm，對處于年平均相對濕度小于60%地區其最大裂縫寬度不應超過0.4mm。對于屋架、托架、重級工作制的吊車梁以及露天或室內高濕度環境，其最大裂縫寬度不應超過0.2mm。

2.常見的裂縫成因分析

（1）混凝土收縮裂縫

①水泥用量大、含水量越高、坍落度大，混凝土收縮就越大，容易造成混凝土開裂。

②骨料粒徑越細、砂率越高，收縮越大。骨料中含泥量越大，收縮越大。

③環境越干燥收縮越大。早期養護時間越短，收縮越大。

（2）混凝土溫度裂縫

大體積混凝土的早期硬化過程中，容易出現混凝土水化熱而引起的開裂；建筑物外露構件與室內構件因內外溫差過大也會導致結構構件的開裂。

（3）結構不均勻沉陷裂縫

結構地基土質不勻，松軟或回填土不實、浸水而造成不均勻沉降；；或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大、或支撐底部松動所致的混凝土結構產生裂縫。

（4）化學裂縫

水泥與含氯離子的混凝土集料拌合后產生化學反應造成混凝土酥松，膨脹開裂，即堿-集料反應。

（5）受力裂縫

①混凝土的受力裂縫，主要是指由于結構構件承受了超過設計荷載的過大荷載，或者是混凝土尚未達到設計強度而施工荷載超過了構件的實際承載力，以及由于承重模板拆除過早，混凝土強度過低承受不了自重等原因，均可引起結構構件的開裂。

②設計計算的錯誤導致結構構件強度的不足，以及鋼筋工程材料及安裝質量問題等，也會引起混凝土出現受力裂縫。

3、治理措施

（1）施工澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透；控制混凝土的水泥用量，水灰比和砂率不能過大；混凝土的攪拌時間要足夠，送運時間不能過長；嚴格控制配制混凝土的砂石骨料的含泥量，避免使用過量粉砂；混凝土施工時應按規范振搗密實，不能過度振搗，混凝土表面要進行二次抹壓，提高表面強度減少收縮量；加強混凝土的早期養護，適當延長養護時間。

（2）施工澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透；控制混凝土的水泥用量，水灰比和砂率不能過大；混凝土的攪拌時間要足夠，送運時間不能過長；嚴格控制配制混凝土的砂石骨料的含泥量，避免使用過量粉砂；混凝土施工時應按規范振搗密實，不能過度振搗，混凝土表面要進行二次抹壓，提高表面強度減少收縮量；加強混凝土的早期養護，適當延長養護時間。

（3）設計時注意構造鋼筋的布置十分重要，它對構造抗裂影響很大。對連續板不宜采用分離式配筋，應采用上、下兩層連續式配筋；洞口處配加強筋；對混凝土梁的腰部增配構造筋。

4、某剪力墻裂縫分析與治理

某市一幢高層建筑，32層，地下室一層。混凝土框架剪力墻結構，墻柱砼強度等級C45，剪力墻長6400mm，厚300mm，剪力墻體水平/堅向配置鋼筋￠10@100，見下圖。底層混凝土剪力墻出現多條豎向裂縫，前后貫穿，裂縫寬在0.3nun以下，滿足混凝土結構設計規范（GB50010—2010）第3.3.4條強度要求條件下裂縫寬度。

剪力墻平面圖

4.1 底層混凝土剪力墻裂縫原因分析

（1） 裂縫狀況

底層混凝土剪力墻、柱2006年4月20日砼澆搗結束，25日澆搗梁板，28日下午開始拆剪力墻模板。澆灌氣溫、拆模氣溫均為18℃～26℃。晝夜溫度差為8℃左右，底層混凝土剪力墻拆模時就發現豎向細小裂縫，通長前后貫穿，并報設計院、監理公司，寬度不超過0。3mm，但無分支裂縫和交叉裂縫，裂縫長度不等，裂縫兩端細中間粗。

（2）原因分析

底層混凝土剪力墻裂縫主要原因是溫度應力和混凝土的干縮所引起的應力共同作用的結果。

1） 溫度收縮裂縫

溫度變形收縮受到外界的約束，不能自由變形而引起的早期溫度應力。混凝土剪力墻內產生較高的溫度收縮應力，當這種應力超過早期混凝土的抗拉強度時，產生裂縫。因施工期間溫度變化產生的溫差過大而導致混凝土墻體開裂，

溫度收縮，即混凝土中多余水分蒸發、體積減少而產生收縮，這部分占整個收縮量的80%—90%。

300mm厚剪力墻采用C45高標號泵送砼，水泥用量過大（450kg/m3），水泥標號過高（R6.25級），在混疑土澆筑初期，由于水化熱的散發，使墻內混凝土溫升值加大，可達30℃以上，表面引起相當大的拉應力。當拆除摸板過早，砼表面溫度驟降，由此造成內外溫差使混凝土表面產生裂縫。隨后發生混凝土收縮及其他原因引起的共同作用，使部分裂縫成貫穿混凝土墻身。

2）混凝土收縮裂縫

混凝土自收縮，即水泥水化作用，使形成的水泥骨架不斷緊密，造成體積縮小。混凝土收縮量值約為0.15‰—0.2‰之間，此種收縮早期快，后期慢，影響收縮因素的原因較多，主要是水泥拌和物的品種與質量，混凝土配合比、化學外加劑等。與溫度裂縫一樣，收縮裂縫的形成，也必須存在收縮變形和內外約束條件等。表面干燥快，內部溫度變化小，表面收縮變形受到內部混凝土約束，因此在較大的墻板表面產生較大的拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，產生干縮裂縫。

3）砂石級配

泵送混凝土方面，原材料質量控制不嚴，砂、石級配差，砂太細，含泥量高，石子中含砂量大，用水量或水泥用量大都導致產生混凝土干縮。

4）設計方面

300mm厚剪力墻體水平/堅向配置鋼筋￠10@100，剪力墻水平鋼筋配筋率p為0.27%，剛好滿足混凝土結構設計規范（GB50010—2010）第10.5.9條構造規定強度要求，水平和豎向分布鋼筋配筋率不應小于0.2%。未針對高標號泵送混凝土收縮性大的特點，進行結構設計抗裂驗算，墻體水平鋼筋配筋率偏小，是導致墻體出現裂縫的重要原因之一。

4.2混凝土墻壁裂縫處理

剪力墻裂縫采用環氧樹脂壓力灌縫處理。

4.3預防混凝土裂縫措施

（1）提高混凝土墻體設計配筋

設計人員通過對泵送混凝土的特點了解，為了提高混凝土剪力墻表面抗裂要求，設計通過抗裂計算，適當提高混凝土剪力墻水平/豎向分布鋼筋配筋率，水平/堅向配置鋼筋更改為￠12@100，鋼筋配筋率p增加為0.4%，提高了混凝土剪力墻表面抗裂要求，使其配筋能與混凝土收縮應力相平衡。

（2）控制水泥用量.降低入模砼溫度

合理利用混凝土早強減水劑和粉煤灰等手段，盡可能降低商品混凝土的水泥用量，降低水泥的水化熱。采用自然連續級配的碎石，降低入模砼溫度，減少混凝土收縮裂縫的產生。

（3）加強早期混凝土養護

盡量采用木模進行支模，提高混凝土表面保水性能，對澆筑后的混凝土，在振動界限以前給予二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成水分和空隙，提高混凝土與鋼筋握裹力，防止因混凝土沉落而出現裂縫。延長支撐模板拆除時間至七天，減少因砼表面溫度驟降的溫度應力，同時要加強混凝土養護，增加澆水次數，可有效地防止墻體裂縫產生。

5結論

該工程在后繼主體結構工程施工中，通過提高混凝土墻體設計配筋，控制水泥用量，降低入模砼溫度，加強早期混凝土養護等措施，降低水泥的水化熱，減少了剪力墻裂縫發生，預防混凝土剪力墻開裂，杜絕了通長貫穿裂縫產生。

參考文獻

[1] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范，

[2]實用建筑施工手冊，中國建筑工業出版社，2006