建筑工程中混凝土產(chǎn)生裂縫成因和如何預(yù)防控制

黎振民

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摘要：裂縫是建筑工程混凝土容易出現(xiàn)的一個質(zhì)量問題，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，本文著重分析了裂縫產(chǎn)生的原因，并主要從施工角度，提出了控制裂縫的幾項預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土；裂縫分析；預(yù)防措施

現(xiàn)代建筑工程中時常涉及到混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩、大型樁基承臺等。它主要的特點就是體積大，一般實體內(nèi)部最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

1混凝土裂縫危害和成因分析

混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較為嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。

產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

①設(shè)計原因：設(shè)計結(jié)構(gòu)中斷面突變，導(dǎo)致應(yīng)力集中所產(chǎn)生的構(gòu)件裂縫。設(shè)計中對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫（偏心、應(yīng)力過大等）。設(shè)計中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫（如墻板、樓板）。設(shè)計中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形。

②材料原因：粗細(xì)集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。

③水泥水化熱原因：單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。

④混凝土配合比原因：設(shè)計中水泥等級或品種選用不當(dāng)，配合比中水灰比（水膠比）過大，單方水泥用量越大、用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。配合比設(shè)計中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離淅、泌水、保水性不良，增加收縮值，配合比設(shè)計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。

⑤外界氣溫變化原因：大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60～65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

⑥混凝土的收縮原因：混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護(hù)條件）等。

⑦施工及現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)原因：現(xiàn)場澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。大體積混凝土澆注，對水化計算不準(zhǔn)、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

2.施工中應(yīng)采取的主要技術(shù)措施

施工中應(yīng)采取的主要技術(shù)措施樓面裂縫的發(fā)生除以陽角45度斜角裂縫為主外，還有較常見的兩類：一類是預(yù)埋線管及線管集中處；另一類為施工中周轉(zhuǎn)材料較集中和較頻繁的吊裝卸料堆放區(qū)域?，F(xiàn)從施工角度進(jìn)行綜合分析，并分類采取以下幾項主要技術(shù)措施：

2.1重點加強(qiáng)樓面鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)措施。鋼筋在樓面砼板中是受抗拉力，起著抵抗外荷載所產(chǎn)生的彎矩和防止砼收縮和溫差裂縫發(fā)生的雙重作用，而這一雙重作用均需鋼筋處在上下合理的保護(hù)層前提下才能確保有效。實際施工中，樓面下層的鋼筋網(wǎng)在受到砼墊塊及模板的依托下保護(hù)層較易正確控制。但當(dāng)墊塊間距放大至1.5米時，鋼筋網(wǎng)的合理保護(hù)層厚度就無法保障，所以縱橫向的墊塊間跨限制在1平方米中放2塊。與此相反，樓面上層鋼筋網(wǎng)的有效保護(hù)，一直是施工中的一大難題。其原因：板的上層鋼筋一般較細(xì)，施工中受到人員踩踏后容易彎曲、變形、下墜，鋼筋離樓層模板的高度較大無法受到模板的依托保護(hù)；各工種交叉作業(yè)，造成施工人員眾多、行走十分頻繁，尤其砼泵管裝拆時無處落腳難免被大量踩踏，上層鋼筋網(wǎng)的鋼筋設(shè)置間距過大，甚至不設(shè)（僅依靠樓面梁上部鋼筋擱置和分離式配筋的拐腳支撐）。

2.2預(yù)埋線管處的裂縫防治。預(yù)埋線管，特別是多根線管的集中處容易導(dǎo)致裂縫。當(dāng)預(yù)埋線管直徑較大，開間寬度較大，且線管的敷設(shè)走向重合時，很容易發(fā)生樓面裂縫。因此對于較粗的管線或多根線管的集中處須加強(qiáng)。根據(jù)我公司的經(jīng)驗，建議增設(shè)的抗裂短鋼筋采用Φ6～Φ8，間距≤100。

2.3材料吊卸區(qū)域的樓面裂縫防治，對這類裂縫的綜合防治措施如下：

（1）主體結(jié)構(gòu)的施工速度不能強(qiáng)求過快，樓層澆筑完后的必要養(yǎng)護(hù)必須獲得保證主體結(jié)構(gòu)階段的樓層施工速度宜控制在6-7天一層為宜。

（2）科學(xué)安排樓層施工作業(yè)計劃，在樓層砼澆筑完畢的24小時后，可做一些測量、定位、彈線等準(zhǔn)備工作，最多只允許暗柱鋼筋焊接工作，不允許吊裝大宗材料，避免沖擊負(fù)載。砼終凝后可先分批安排運(yùn)少量暗柱和剪力墻鋼筋進(jìn)行綁扎活動，做到輕卸、輕放，以控制和減少沖擊振動力。第3天方可開始吊裝鋼管等大宗材料以及從事樓層墻板和樓面的模板正常支模施工。

（3）對計劃中的臨時大開間材料吊裝堆放區(qū)域部位（一般約40平方米左右）的模板支撐架設(shè)前，應(yīng)預(yù)先考慮采用加密立桿（立桿的縱、橫向間距均不宜大于800毫米）和擱柵增加模板支撐架剛度的加強(qiáng)措施，以增強(qiáng)剛度、減少變形來加強(qiáng)該區(qū)域的抗沖擊振動荷載，并應(yīng)在該區(qū)域的新筑砼表面鋪設(shè)舊木模板以保護(hù)和擴(kuò)散外力，防止裂縫的發(fā)生。

2.4對樓面砼的養(yǎng)護(hù)，防裂措施。

（1）嚴(yán)格控制砼的入模溫度在30℃左右。選擇在傍晚開始澆注承臺砼，對粗料進(jìn)行噴水和護(hù)蓋；施工現(xiàn)場設(shè)置遮陽設(shè)施，搭設(shè)彩條布棚，避免陽光直曬；在水箱中加入冰塊，降低拌和水的溫度；在基坑內(nèi)設(shè)大功率的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)散熱。

（2）埋設(shè)6層冷卻管，每層冷卻管配潛水泵，在第一批開始砼初凝時由專人負(fù)責(zé)往冷卻管內(nèi)注入涼水降溫，冷卻水流速應(yīng)大于15L/min，冷卻水采用嘉陵江水，持續(xù)養(yǎng)生7天。通過冷卻排水，帶走砼體內(nèi)的熱量，許多工程實踐表明，此方法可使大體積砼體內(nèi)的溫度降低3-4攝氏度。

（3）澆注砼時，采用薄層澆注，控制砼在澆注過程中均勻上升，避免砼拌和物堆積過大高差，砼的分層厚度控制在20-30cm。

（4）砼澆注后，搭設(shè)遮陽布棚，避免陽光曝曬承臺表面。

（5）砼澆注后，砼表面用土工布覆蓋保溫，并灑水養(yǎng)生，使砼緩慢降溫、緩慢干燥，減少砼內(nèi)外溫差。

（6）砼澆筑后，每2小時量測冷卻管出口的水溫和砼表面溫度，若溫差大于20℃時，及時調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，如加快冷卻水的流通速度等措施，以控制溫差小于25℃。

3防止混凝土裂縫出現(xiàn)的預(yù)防措施

3.1混凝土的配制

大體積混凝土所選用的原材料應(yīng)注意以下幾點：