淺淡鋼筋混凝土結構的裂縫機理及防治措施

王崇周 段憲社 耿明吉

（上海綠地建設(集團)有限公司西部分公司，陜西 西安 710065）

隨著我國經濟的迅速發展，鋼筋混凝土結構在土木工程中的應用迅速增加。特別是在我國改革開放以后，大量的商品混凝土得到廣泛應用，同時混凝土均質性也有了很大改善，但是在施工中混凝土表面常會出現裂縫，主要有材料或氣候因素、施工不當、設計和施工錯誤、改變使用功能或使用不合理等，它不僅影響建筑物結構的美觀，還會影響混凝土結構的承載力、穩定性和整體性，不僅減少了建筑物的壽命和使用性能，甚至還可能造成重大質量事故。所以正確分析鋼筋混凝土結構裂縫原因，是十分必要，十分迫切。因此，本文提出鋼筋混凝土結構裂縫的防控措施和處理方法，具有重要的現實意義和經濟意義。

1 混凝土結構裂縫的類型及特征

依據8個鋼筋混凝土結構建筑物裂縫隱患分析及有關統計資料，混凝土結構中產生的裂縫可以用時間劃分為兩大類：①施工期間出現的裂縫。②使用期間出現的裂縫。也可以按照裂縫的產生規律、形態、容易發生的部位分布劃分,裂縫的類型及特征如表1所示。

表1 鋼筋混凝土結構建筑物產生裂縫的類型及特征

2 裂縫的機理分析

在施工和使用過程中，引起鋼筋混凝土結構開裂的原因很多，特別是當溫度和濕度發生變化、結構受荷、地基不均勻沉降、施工材料以及操作不當時，鋼筋混凝土結構極容易產生裂縫，具體原因有以下幾方面。

2.1 設計方面因素形成的裂縫

2.1.1 現行設計人員根據規范只注重混凝土強度，未對混凝土溫差變形和收縮特性等因素進行綜合考慮，所以配筋量也達不到要求，導致混凝土裂縫的出現。

2.1.2 在設計時由于設計人員簡化計算處理不當，對構件在受約束處鋼筋配置不當或配置鋼筋量過少，而造成構件受力后出現裂縫。

2.1.3 在設計時設計人員沒有充分考慮建筑物使用環境的影響，酸、堿、鹽等腐蝕性介質對建筑結構產生影響，考慮不全面，導致鋼筋混凝土結構裂縫出現。

2.2 材料方面因素形成的裂縫

2.2.1 混凝土所選用的水泥、砂、石等原材料達不到規范要求，因而導致混凝土結構裂縫的出現。特別是水泥過期或受潮，砂、石含泥量過大、水的污染等情況都會產生混凝土裂縫。

2.2.2 在混凝土配合比中，水泥用量多、水灰比小、坍落度過大、骨料顆粒級配不當等原因都會造成混凝土的收縮增大，而引起混凝土裂縫的發生。

2.2.3 由于鋼筋混凝土結構施工中達不到規范要求，引起混凝土內鋼筋銹蝕。因為鋼筋銹蝕使鋼筋有效面積減少，使混凝土與鋼筋的握力減弱，造成混凝土結構承載力下降，就會引起混凝土的裂縫。

2.2.4 混凝土外加劑選用不當或者早強劑、減水劑、摻和料等摻量不合適都會引起混凝土結構裂縫的出現。

2.2.5 混凝土配合比中，水泥的選用不合適也會引起混凝土出現裂縫。因為不同水泥的品種的收縮值也不相同，所以混凝土產生的水化熱越高，它的收縮度變形就越大。

2.3 混凝土收縮形成的裂縫

2.3.1 混凝土在凝結過程中，其表面水分蒸發過快以及混凝土本身產生的水化熱而引起混凝土塑性收縮，這樣就會產生混凝土裂縫。

2.3.2 混凝土在凝結過程中，水泥的水化反應促使混凝土體積收縮而引起混凝土裂縫。

2.3.3 由于在硬化過程中，混凝土表面失水過多造成混凝土干燥收縮而引起混凝土的裂縫。

2.3.4 環境溫度變化特別是溫度下降促使混凝土受拉而引起的裂縫。

2.4 施工方面因素形成的裂縫

2.4.1 在施工中不按設計要求和操作規范進行施工，造成混凝土澆筑振搗不密實，質量不高而引起的裂縫。

2.4.2 混凝土澆筑后，因施工現場保護措施不到位，造成混凝土早期脫水而出現的收縮裂縫和溫差過大而產生溫度裂縫。

2.4.3 混凝土模板拆除時間過早或拆模順序不當而引起的拆模裂縫

2.4.4 在施工現場預應力超張拉、偏心等操作不當而引起混凝土張拉裂縫。

2.4.5 當混凝土吸水達到飽和狀態時，環境溫度又低于0℃以下，那么混凝土內游離狀態的水變為冰，但水凍結為冰時體積就會膨脹，就會引起混凝土凍脹裂縫的出現。

2.4.6 在施工中，由于施工人員對鋼筋保護不周，經常踩踏鋼筋，造成板面負筋下沉，形成混凝土保護層偏大而引起的裂縫。

2.5 使用管理方面因素形成的裂縫

2.5.1 平常對建筑物、構筑物管理不到位，地基進水時就造成基礎不均勻沉降，導致建筑物產生沉降裂縫。

2.5.2 使用中，在建筑物上堆放大量荷載，超過設計標準導致混凝土產生受拉開裂。

2.5.3 在使用過程中，隨意拆除承重墻或鑿洞，隨意改變結構形式和用途，造成建筑物受力狀態發生變化，導致建筑物結構產生裂縫。

2.5.4 發生突發因素，就像地震、火災、爆炸等偶然因素而引起的建筑物裂縫。

3 鋼筋混凝土裂縫的控制措施

3.1 設計方面控制措施

3.1.1 建筑設計人員應認真熟悉建筑設計規范，了解建筑材料的性能以及我國建筑施工技術水平。在設計中設計人員特別要處理好構件中“抗”與“放”的關系，靈活地運用“抗”與“放”結合、或者以“抗”為主、或者以“放”為主的設計原則來選擇結構方案和所使用的施工材料。這樣采取的措施才能防止混凝土結構裂縫，提高工程質量。

3.1.2 在設計中應該盡量避免結構斷面或者因造型變化而帶來的應力集中，從而引起建筑物結構裂縫，所以在設計上應該采取措施，提高建筑物整體性。

3.1.3 在結構設計中，設計人員不僅要提高建筑物整體性強度，還要重視構造鋼筋的認識以及配置和要求，特別是在對樓面、屋面、墻板等薄壁構件更應該注意選擇構造鋼筋的直徑和數量。

3.1.4 在大體積混凝土設計上，建議混凝土考慮采用60天齡期強度作為設計值，盡可能減少水泥方用量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料，以減少水泥的水化熱。

3.2 材料選擇和混凝土配合比設計方面

3.2.1 根據設計要求選擇合適的結構混凝土強度等級和水泥品種，在滿足設計強度要求的前提下，盡量避免采用早強的水泥。

3.2.2 混凝土中粗細骨料級配的好壞，對節約水泥和保證混凝土是否良好的關系很大，所以應選用級配優良的砂、石材料，砂、石含泥量不應超過規范要求。

3.2.3 在混凝土中摻入外加劑和外摻料，可以減少水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的和易性和坍落度，滿足可泵性的要求，降低混凝土成本。

3.2.4 采用補償收縮混凝土技術，能夠解決因混凝土收縮而產生的裂縫，所以摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，但對膨脹劑應充分考慮不同品種、不同膨脹效果，摻入量應通過大量的試驗確定。

3.2.5 模板材料必須滿足設計和規范要求，模板和支架要有足夠的剛度、強度和穩定性，并能可靠承受新澆筑混凝土的自重荷載、側壓力以及施工過程中的施工荷載；以防止模板間的變形不同而導致混凝土裂縫，特別是在施工中要防止因荷載作用，模板變形過大引起混凝土裂縫。

3.2.6 混凝土的制備就是根據設計計算的混凝土配合比，把水泥、砂、石和水等材料進行攪拌，獲得均質的混凝土。但為了確保混凝土質量達到設計要求，還應該采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量，降低混凝土成本。所以配合比設計人員要了解工程現場，施工人員操作水平、澆搗工藝、季節、氣候變化和建筑物構件截面等情況，選擇好合理的混凝土設計坍落度，并按照砂、石原料質量實際情況及時調整配合比，同時要計量準確配制混凝土。

3.3 現場操作方面

3.3.1 模板結構是由模板和支撐兩部分構成，所以要求模板和支架要有足夠的剛度、強度和可靠性，保證結構和構件形狀、尺寸和位置。在施工前首先要對模板結構進行設計，并畫出模板圖，以指導模板結構安裝。并且要合理掌握拆模時間，要保證混凝土強度達到設計和規范要求，否則拆模時間過早，將會影響混凝土質量，但也不能太晚，增加模板成本。

3.3.2 在混凝土澆搗時，應由低往高分層澆筑，每層厚度不超過500mm。振搗棒要“快插慢拔”，控制振搗最佳時間，應防止離析現象，插入點間距排列要均勻、適度，避免過振或漏振，振搗時間根據坍落度掌握。應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除混凝土內部的水分和氣泡。

3.3.3 在混凝土結構裂縫的防治措施中，應加強對新澆混凝土的早期養護，并適度延長養護時間，在氣溫高、濕度低或風速大的條件下，更應及早進行噴水養護，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。在澆水養護有因難時，或者不能保證其充分濕潤時，可采用覆蓋保濕材料等方法，確保混凝土養護質量。

3.3.4 冬季混凝土施工中，水泥一般選用普通硅酸鹽水泥，水泥等級不宜低于42.5，用量不宜小于300kg/m3，水灰比不應大于0.6；骨料要級配良好，符合規范要求；水用自來水，加熱；還要加入外加劑，以改善混凝土的工藝性能，提高混凝土的耐久性，保證混凝土在低溫的情況下能硬化。澆搗成型后，還要采取必要的保溫措施，防止混凝土受凍，影響工程質量。

3.3.5 夏季混凝土施工中，應注意混凝土的澆搗溫度，可以采用低溫入模、冷水養護降溫，但要注意水溫和混凝土溫度之差不超過20℃，也可以在必要時經試驗采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度，并且避免在雨中或大風中澆灌混凝土。

3.4 其他

3.4.1 加強地基的檢查與驗收工作，基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到現場驗收，對較復雜的地基，設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探，當探出有不利的地質情況時，必須先對其加固處理，并經驗收合格后，方可進行下一步施工。

3.4.2 開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結構。

3.4.3 合理安排施工順序。當相鄰建（構）筑物間距較近時，一般應先施工較深的基礎，以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建（構）筑物各部分荷載相差較大時，一般應施工重、高部分，后施工輕、低部分。

4 結語

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，因此在設計、施工和選材方面做好各項控制措施,防裂于未來，盡可能地降低混凝土裂縫的出現；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，保證建筑物和構件安全、穩定。

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