影響混凝土梁板開裂的因素及裂縫形態(tài)

摘 要：我國建筑工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，混凝土的使用范圍也日益增加，很多工程建設(shè)都以混凝土結(jié)構(gòu)為主。由于自身特性和外界環(huán)境、不同的混凝土坍落度和振搗時(shí)間等因素的影響，混凝土梁板將會出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，雖然一般裂縫對結(jié)構(gòu)的安全影響不大，但梁板若出現(xiàn)貫穿裂縫就會導(dǎo)致滲水問題的出現(xiàn)，影響結(jié)構(gòu)的使用功能和耐久性。本文主要就混凝土梁板產(chǎn)生開裂的原因進(jìn)行了探討，并論述了混凝土梁板的裂縫形態(tài)。

關(guān)鍵詞：混凝土梁板；梁板開裂；裂縫形態(tài)

引 言

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)很普遍的技術(shù)問題。大量的實(shí)踐證明混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是難以避免的，造成混凝土裂縫頻繁出現(xiàn)原因與現(xiàn)代混凝土施工中普遍采用商品混凝土及泵送施工有很大關(guān)系，外加劑、摻和料等在混凝土中的廣泛使用也是導(dǎo)致混凝土開裂的重要原因。而由于梁板結(jié)構(gòu)混凝土澆筑工藝所具有的特性，裂縫更容易發(fā)生，因而常常導(dǎo)致梁板滲漏等一系列問題，梁板開裂已經(jīng)成為一個(gè)重要的社會問題。避免導(dǎo)致梁板開裂的不良因素，預(yù)防和控制混凝土梁板裂縫的發(fā)生已經(jīng)成為混凝土工作者面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 受力裂縫產(chǎn)生的原因和形態(tài)

受力裂縫是在外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，也稱為荷載裂縫，一般可以通過計(jì)算分析得出裂縫的規(guī)律性。在荷載條件超過了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限額時(shí)，就會導(dǎo)致荷載裂縫的出現(xiàn)。

荷載裂縫主要有沖剪裂縫、剪壓裂縫、剪拉裂縫、剪脹或擠脹裂縫以及脆性碎損等幾種形態(tài)。沖剪裂縫出現(xiàn)多是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中把注意力重點(diǎn)集中在梁板的抗彎能力方面，忽視了梁板的抗沖剪能力，沖剪裂縫具有在環(huán)柱頭周邊均勻分布、危險(xiǎn)性大的特點(diǎn)；剪壓裂縫是剪力與壓力同時(shí)存在同時(shí)作用而形成的裂縫，雖然屬于擠壓、閉合型，可認(rèn)為是無害裂縫；在擠壓力、剪切力與拉力同時(shí)存在共同作用的情況下，就產(chǎn)生剪拉裂縫；剪脹裂縫是在強(qiáng)大的集中荷載作用下，結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生強(qiáng)大的壓縮變形的同時(shí)，由于壓縮機(jī)理尋求壓應(yīng)力擴(kuò)散的機(jī)會而自然形成與壓縮方向正交的變形，這也稱擠脹現(xiàn)象。壓力機(jī)下混凝土試塊上最先出現(xiàn)的裂縫就屬于擠脹或稱剪脹裂縫；由于梁板的剛度不夠而配筋過量，導(dǎo)致了梁板受壓區(qū)的抗壓或抗剪能力不夠，引起脆性破壞，危險(xiǎn)性極大。圖1中的a、b、c、d、e分別代表了上述五種荷載裂縫的示意圖。

2 非受力裂縫的產(chǎn)生的原因和形態(tài)

2.1 溫度收縮裂縫

溫度收縮裂縫是建筑物最常見的一種裂縫，主要是由于結(jié)構(gòu)溫度變形及材料收縮變形受阻及應(yīng)力超標(biāo)所致。據(jù)調(diào)查，收縮裂縫與原材料品質(zhì)、施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)類型較為密切，一般情況下，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)或超靜定結(jié)構(gòu)較裝配式結(jié)構(gòu)或靜定結(jié)構(gòu)收縮裂縫多；平面尺寸大、施工質(zhì)量差的房屋收縮裂縫相對較多。典型的現(xiàn)澆樓板收縮裂縫主要集中于房屋中部，沿樓層方向沒有明顯差異，裂縫形態(tài)為棗核狀，中間粗兩端細(xì)，絕大部分止于梁、墻邊。

2.2 碳化銹蝕裂縫

常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的評估方法的基礎(chǔ)混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕。黨混凝土的碳化延伸至鋼筋部位時(shí)，因?yàn)槭チ嘶炷菱g化膜的保護(hù)，鋼筋會逐漸生銹。生銹后的鋼筋體積會膨脹，從而引起混凝土沿鋼筋開裂。而混凝土裂縫的開展又會加快鋼筋的銹蝕，周圍有害介質(zhì)或者較大的環(huán)境濕度都會加快這種惡性循環(huán)，如圖2所示。碳化銹蝕裂縫具有以下特點(diǎn)：裂縫的分布沿鋼筋進(jìn)行，裂縫周圍的混凝土發(fā)酥，并附著有褐色滲出銹漬物。

2.3 凍脹裂縫

因?yàn)殚L年累月地遭受雨雪的浸蝕，處于寒冷地區(qū)的外露混凝土結(jié)構(gòu)長期處于干濕交替、反復(fù)凍融的狀態(tài)之下，在混凝土密實(shí)度不足、空隙率較大時(shí)，很容易出現(xiàn)凍脹裂縫，其具體表現(xiàn)為梁板結(jié)構(gòu)表面的混凝土酥松甚至剝落，造成鋼筋的銹蝕，如圖3所示。

2.4 沉縮裂縫

沉縮裂縫是指在混凝土的硬化過程中，因?yàn)樗苄韵鲁炼a(chǎn)生的裂縫，其一般出現(xiàn)在混凝土澆筑后1～3h內(nèi)，結(jié)構(gòu)變截面處、梁柱交接處和順鋼筋部位是沉縮裂縫發(fā)生的主要部位。沉縮裂縫呈水平分布，因?yàn)閮啥思?xì)、中間粗所以似棗核狀。混凝土沉縮的原因主要有以下幾種：因?yàn)樗冶群突炷恋牧鲃有赃^大，致使混凝土產(chǎn)生泌水下沉；因?yàn)樗终舭l(fā)過快導(dǎo)致混凝土結(jié)硬時(shí)的下沉加大；振搗不充分，導(dǎo)致混凝土沒有沉實(shí)或者沉實(shí)不均勻。

3 控制裂縫產(chǎn)生的要點(diǎn)

3.1 控制材料質(zhì)量

3.1.1 水 泥

水泥的質(zhì)量檢查是施工之前必須進(jìn)行的步驟，所選用的水泥必須符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范，并且有正規(guī)的來源途徑。水泥的質(zhì)量檢驗(yàn)合格后必須根據(jù)品種的不同分別儲存或堆放，避免因混合使用而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。混凝土收縮開裂的主要原因之一就是水泥的抗裂性不強(qiáng)。水泥的抗裂性能與其強(qiáng)度、含堿量、含量和細(xì)度成反比，即水泥的強(qiáng)度、含堿量、含量和細(xì)度越高，其收縮值就越大，抗裂性能也越差。

3.1.2 骨 料

混凝土中的含沙量是影響混凝土梁板結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度以及收縮變形的直接因素，砂石的含泥量超標(biāo)會使混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。針對進(jìn)入施工場地的礦石不僅要進(jìn)行分開堆放和壓碎處理，還要進(jìn)行壓碎值實(shí)驗(yàn)和篩分實(shí)驗(yàn)。用過細(xì)的砂拌制的混凝土常會造成側(cè)面裂縫。

3.2 優(yōu)化混凝土的配合比

水泥用量以及水灰比的設(shè)計(jì)是控制混凝土配置的主要參數(shù)。影響混凝土梁板收縮最主要和最關(guān)鍵的因素是用水量，混凝土的收縮值和其水灰比成正比關(guān)系。在混凝土的配置中，增加的膠結(jié)材料用量，會增大混凝土的收縮值，導(dǎo)致收縮裂縫的出現(xiàn)；粗骨料的級配較差或者彈性模量較低、粒徑不夠大、針片狀含量較多，也會增大混凝土的收縮值，各種級配混凝土使用的粗骨料粒徑范圍如表1所示。

砂率的值超過規(guī)定限制也會降低混凝土的抗裂性；此外，混凝土的稠度較大時(shí)，粗骨料容易下沉，表面的浮漿增加，混凝土的抗裂性下降，同樣會導(dǎo)致開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.3 控制施工質(zhì)量

在混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，如果施工工藝不當(dāng)或者施工人員專業(yè)性不強(qiáng)，也會容易產(chǎn)生各種裂縫。比如混凝土的振搗沒有達(dá)到密實(shí)、均勻的要求，梁板出現(xiàn)蜂窩、麻面或者空洞，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的出現(xiàn)；對混凝土進(jìn)行分層或分段澆筑時(shí)，如果沒有處理好接頭部位，新舊混凝土和施工縫之間也會出現(xiàn)裂縫；混凝土澆筑后進(jìn)行的抹干壓光工藝過分，會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣，造成表面體積碳水化收縮，導(dǎo)致混凝土梁板表面出現(xiàn)龜裂。

3.4 考慮溫度的影響

在夏季，混凝土的溫度在在太陽的直射下急劇上升，混凝土體之間形成溫度差，溫度裂縫很容易出現(xiàn)。在冬季，迎風(fēng)的一面也會出現(xiàn)溫度裂縫。此外溫度變化太快，使混凝土驟冷驟熱，結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度不均，也會出現(xiàn)裂縫。

3.5 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于配筋不足或者截面較小，會導(dǎo)致梁板成型后的剛度難以符合要求，整體的撓度偏大，從而引起板四角裂縫；如果在設(shè)計(jì)時(shí)忽略了收縮縫的留置，梁板的薄弱環(huán)節(jié)也會出現(xiàn)收縮裂縫；如果基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的處理不科學(xué)，就會導(dǎo)致沉降不均勻，在上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力，梁板同樣會癡線裂縫；樓板雙向受力，按單向板配筋，也是引起裂縫的一個(gè)原因。

4 結(jié) 語

由于混泥土結(jié)構(gòu)的施工過程相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，所以很多被忽略的細(xì)節(jié)都可能導(dǎo)致混凝土梁板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此不僅要加強(qiáng)對使用材料的質(zhì)量管控，還要嚴(yán)格注意施工過程中的施工工藝以及環(huán)境因素。只有這樣才能避免混凝土梁板出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫，避免因?yàn)榱芽p產(chǎn)生的事故。

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作者簡介：劉分（1983-），女，漢族，貴州湄潭人，本科，助理工程師，主要從事建筑工程檢測方面工作。