芻議混凝土結構裂縫

鄭利永

摘 要：混凝土施工中裂縫現象一直是困擾著眾多同行的一個棘手的問題，造成裂縫的原因很多，材料、施工、溫差應力、基礎不均勻沉降等都有可能造成裂縫。如何采取有效的措施，減少混凝土結構施工中的裂縫，是本文主要討論的問題。

關鍵詞：裂縫的直接原因 ?大體積混凝土 ?后澆帶

前言

我國國民經濟的高速增長，帶動了建筑業的快速、持續的發展。混凝土因其取材廣泛，價格低廉，抗壓強度高，可澆注成各種形狀，并且耐火性好，不易風化，養護費用低，成為當今世界建筑結構中使用最廣泛的建筑材料之一。而隨著商品混凝土的誕生，由于其施工方便快捷，性能穩定，質量可靠，勞動強度低，生產效率高，同時又可減少噪音，保護環境等綜合優點，更是把混凝土推向了一個頂峰。

建筑工程中，混凝土結構的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。其中由混凝土收縮和溫度變形引起的收縮裂縫和溫度裂縫以及由這兩種變形共同引起的溫度收縮裂縫則是工程中最常見的裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發展，超長（即超過溫度伸縮縫間距）高層或大柱網建筑不斷出現，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應用，使超長混凝土結構易出現的溫度收縮裂縫有逐漸增多的趨勢。雖然這類裂縫屬非結構性裂縫，一般不致影響構件承載力和結構安全，但卻會影響結構的耐久性和整體性。同時也會給使用者感官和心理上造成不良影響。另外由于我國幅員遼闊，不同地區氣候環境、溫濕度差異很大，現行規范對防止和減輕溫度收縮裂縫的設計措施制定的較為原則和局限。因此不少設計人員較重視強度設計，而不太認真考慮抗裂的構造措施。這樣一旦出現裂縫不僅影響工程質量，同時在進入住房商品化，質量糾紛日趨增多的今天也不利于保護自己。

1.裂縫的直接原因

1.1 收縮及水化熱增加

自從70年代末（1978～1979年）我國混凝土施工工藝產生了巨大的進步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低動性，現場攪拌混凝土轉向集中攪拌，轉向大流動性泵送澆注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導致收縮及水化熱增加。

1.2 溫差裂縫

由于溫度變化，混凝土熱脹冷縮而形成的裂縫，此類裂縫一般集中在東西單元的房間、屋面層和上部樓層的樓板。

1.3 結構裂縫

雖然現澆樓板承載力均能滿足設計要求，但由于預制多孔板改為現澆板后，墻體剛度相對增大，樓板剛度相對減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處。往往容易產生一些結構性裂縫。例如：墻角應力集中處的45°斜裂縫，板端負彎矩較大處的板面裂縫等。

1.4 構造裂縫

PVC管處混凝土厚度減薄，容易出現裂縫。

1.5 收縮裂縫

混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過程中易形成各種收。

1.6 外加劑的負效應

外加劑及摻合料種類繁多，只有強度指標缺乏對水化熱及收縮變形影響的長期實驗資料（至少一年），有些試驗資料并不嚴格，有許多外加劑嚴重的增加收縮變形，有的甚至降低耐久性。

1.7 養護方法不當

目前在混凝土施工中采用的養護方法基本沿用過去簡易的方法，這種方法已遠不適應泵送混凝土的較大溫度收縮變形的要求。

1.8 混凝土抗拉性能不足

這種裂縫在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足（抗拉強 度和極限拉伸）引起的，這方面的材料級配研究很少。

2.大體積混凝土的定義

過去大體積混凝土的定義是根據幾何尺寸，主要是根據厚度定義的，國際上一般采用0.8m～1m作為界限。自80年代以后大體積混凝土的定義有了改變，新的定義是：“任意體量的混凝土，其尺 寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫，統稱為大體 積混凝土”，這是美國混凝土協會的定義。由此可見，在近代泵送商品混凝土獲得廣泛應用的條件下，即便是很薄的結構，雖然水化熱很低，但是其收縮很大，控制收縮裂縫的要求比過去任何時候都顯得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁結構也應當按照大體積混凝土的要求采取措施控制混凝土的收縮裂縫，特別是環境氣溫變化與收縮共同作用對于薄壁結構尤為不利，收縮換算為當量降溫。現代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大：混凝土澆注量大于100平方米;長、寬、高任意一邊不小于1米。大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫。其他因素也會導致大體積混凝土出現裂縫，影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質量。

3.防止和減輕混凝土結構溫度收縮裂縫的設計建議

3.1 設置后澆帶以及控制和抵抗溫度收縮應力的措施

后澆帶是列入高規中的一種目前設計人員常采用的方法，它利用了混凝土早期收縮量大的特性，其設計思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小以收縮為主的變形。高規雖然對后澆帶的間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時間有較明確要求，不少資料對此也有所介紹。

3.2 設計措施

（1）精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

（2）增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3-0.5%之間。

（3）避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

（4）在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

（5）在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（下轉169頁）

（上接192頁）

3.3 針對性地采取控制和抵抗溫度收縮應力的措施

（1）加強屋面保溫隔熱措施，采用高效保溫材料，嚴格滿足建筑節能設計標準。

4. 結束語

綜上所述，造成混凝土結構裂縫的原因還有很多，以上提及的是相對常見的情況。控制混凝土裂縫是一門復雜的學問，還需要我們廣大同行深入研究和探討，爭取從根本上解決混凝土裂縫問題，提高建筑物的使用性能和安全性。

參考文獻：

[1] 王雙，李大海，呂彩梅.在混凝土施工中應注意的幾個問題[J].水利科技與經濟，2010（07）.