基于某辦公樓的混凝土結構裂縫研究

祝戰京ZHU Zhan-jing；劉建偉LIU Jian-wei

（①鄭州華信學院，鄭州 451100；②機械工業第六設計研究院有限公司，鄭州 451100）

（①Zhengzhou Huaxin University，Zhengzhou 451100，China；②SIPPR Egineering Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 451100，China）

0 引言

建筑業隨著我國經濟的高速增長而得到了快速的發展。由于混凝土具有取材廣泛、價格低廉以及抗壓強度高，并且能夠澆注成各種形狀、不易風化等已經成為世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料之一。但是根據大量的工程實踐理論分析表明，很多鋼混構件都在帶縫工作的。對于那些肉眼看不見的一般不會造成危害并且允許其存在。而有些裂縫在荷載或外界因素作用下不斷發展從而導致鋼筋銹蝕，而削弱了鋼混結構的強度和剛度，嚴重時甚至發展垮塌事故。因此，對混凝土裂縫的產生以及預防加以研究是十分必要的。

1 事故分析

1.1 事故經過 鄭州的一高層綜合辦公樓，主樓為鋼筋混凝土框架結構，地下兩層，地上十九層，總高度75.8m，總建筑面積35482m2。此建筑為灌注群樁基礎，采用300mm 厚C30 自防水混凝土作為地下室外墻。標高12.6m 以上的采用C40 混凝土，樓板厚120mm。此工程2010年6 月開工，2010年9 月中旬進行地下室外墻施工，2011年1 月19 日施工到6 層梁板。施工該層梁板時發現板面出現少量不規則細微裂縫，在2 月24 日拆除該層梁板底模時發現板底裂縫，根據分析為貫通性裂縫。此后詳查了所有施工完畢的混凝土工程，在地下室外墻下部發現數條長度不等的豎向裂縫。在5、6 兩層核心筒的電梯井洞口上部連梁上的同一部位亦發現兩條裂縫。而在其他的柱、墻、梁、板上則未發現裂縫。經現場實測，第6 層現澆板上的裂縫均為貫通性裂縫，最大裂縫長度約4.5m，最大裂縫寬度0.27mm。地下室外墻豎向裂縫的最大長度約1.9m，最大裂縫寬度0.2mm，核心筒連梁上的裂縫最大長度0.3m，裂縫最大寬度約0.18mm。經過近一個月的現場連續監控，未發現以上裂縫的進一步發展和新的裂縫出現。

1.2 原因分析 ①此工程僅在六層現澆板出現裂縫，而施工條件沒有變，其他層現澆板卻沒有出現裂縫，唯一不同的就是施工作業氣候變化不同。前面說過，六層是在冬季最嚴寒干燥的時期施工的，當時的最高溫度僅有1℃，濕度30-40%，尤其每天21 時施工完畢的時候正處于混凝土初凝期，由于此時混凝土強度很低并且沒有對作業面采取防風措施，從而由于混凝土失水過快而導致干縮裂縫。②在進行技術交底時，設計院要求混凝土梁板達到C30 即可，但是施工單位為了更好的控制墻柱質量，從而按照C40 施工。從而導致混凝土的單位用量增加了70kg，混凝土收縮將增加0.4×10-4左右，這樣無形中增加了出現裂縫的可能。③進入冬季施工而在混凝土中添加了Q 型防凍膏和減水劑，從而由于混凝土強度增長較快而加劇水分蒸發和裂縫的發展。此外，由于擔心寒冷天氣用水結冰，而采用雙層簾進行覆蓋保溫，從而不利于混凝土抗裂強度的發展。④在核心筒四角首先出現了干縮裂縫，繼而出現在板的中部，這也是現澆板內部應力最集中、最復雜和最薄弱的部位。由于墻肢和核心筒的強烈約束作用，當混凝土收縮應力大于其抗拉強度時裂縫就會在此位置出現并發展。此次在核心筒連續梁出現了的兩條裂縫也是此因素引起的。

2 混凝土結構裂縫成因

2.1 設計因素：由于針對容易產生裂縫的部位，設計人員沒有進行單獨的考慮并提出針對性的具體措施。如：由于在樓板混凝土中預埋的電氣智能管線較多而產生裂縫；由于管線走向不規則或管線交叉地方密集而造成局部混凝土偏少而降低了樓板的承載力；如果沒有對容易受日曬雨淋的部位進行防曬、防水等措施，將成為裂縫或滲漏的高發區；設計中追求怪異造型的部位也容易開裂。

2.2 如果選用的水泥收縮大、石子級配差，或者砂的粒徑細，摻加質量低劣的外加劑等都會造成結構出現裂縫。水泥的品質和質量是對結構裂縫產生影響最大的因素，針對裂縫而言，硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥由于水化熱較高而容易產生結構裂縫。礦渣以及火山灰水泥等由于抗凍性較差，容易在干濕交替工程中產生裂縫。水泥含量較高、混凝土收縮較大以及砂石含泥量過大、摻加外加劑不當或過量等都會容易產生混凝土結構裂縫。

2.3 違章作業：①由于夏季高溫沒有降溫措施，從而由于內外溫差過大而產生裂縫；②冬季沒有低溫施工保溫措施從而使得墻板外側混凝土在低溫下收縮而產生裂縫；③由于澆注方法以及振搗不均勻而造成墻體混凝土受力不均勻，而在應力處產生裂縫；④由于鋼筋安裝不標準從而使得建筑混凝土時碰撞鋼筋而歪斜、受力不勻等而產生裂縫。

2.4 沉陷裂縫：由于結構地基土質不均松軟或回填土不實或浸水后不均勻沉降而造成沉陷裂縫；或者由于模板剛度不足、支撐間距過大或支撐底部松動等導致。尤其是冬季將模板支撐在凍土上，溶化后而產生不均勻沉降導致結構產生裂縫。此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，走向與沉陷情況有關且溫度對裂縫寬度影響不大。當地基變形穩定后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

3 混凝土結構裂縫的預防措施

①為了有效防止模板間不同變形而導致的混凝土裂縫，必須選擇合理的模板構造；為了防止模板在施工荷載作用下由于變形過大而造成開裂，因此要求模板和支架要具有足夠的剛度；此外，還應當合理掌握拆模的時機，如果拆模過早，混凝土就會由于強度不足而產生損壞或裂縫；②全面檢查建筑外側的灌縫的質量，等到漿液固化后將墻表面的疙瘩鏟除，然后在裂縫處貼寬度250mm 的高分子防水卷材。先沿裂縫打磨平整干凈后刷基層處理劑，為了將卷材黏貼牢固，應當選用與卷材相配套的合格粘結劑；③由于平面復雜的建筑物容易在突變的位置由于扭曲等附加應力而產生裂縫，因此，在滿足使用要求的前提下，應當力求建筑平面造型簡單。為了增加建筑物整體剛度并調整不均勻沉降的能力，應當合理控制建筑物的長高比；在設計中盡量避免由于突變面應力集中而造成的裂縫。采用加強措施、控制長高比以及正確設置變形縫都是有效減少裂縫的方法。④為了降低施工溫度，夏季高溫施工不僅要有降溫措施，在施工現場要有遮陽措施，將混凝土的入模溫度控制在28℃以內。⑤防止混凝土構件收縮裂縫的主要措施之一就是為混凝土創造應力松弛條件。因此，采用薄層連續澆灌以及蓄熱保溫的養護方法以確保混凝土的密實度、均勻性以及減少構件的內外溫差；⑥除了控制原材料質量以及適時掌握施工環境變化外，還應當嚴格按規范施工。

4 總結

眾所周知，一直以來嚴重困擾混凝土施工質量的就是其裂縫問題。因此，為了確保工程質量以使建筑具有更好的耐久性和結構穩定性，應當盡量使得構件不出現裂縫，或減少裂縫的數量和寬度，所以在混凝土的生產和施工中我們必須有針對性的采用各種預防措施。

[1]陳曉東.淺談商品混凝土結構裂縫的控制[J].泰州職業技術學院學報，2006-2.

[2]商品混凝土結構裂縫產生原因及預防措施.科技咨詢.建筑科學，2006-4.

[3]陳志源.土木工程材料[M].武漢理工大學出版社.