混凝土裂縫產生原因及預防

【摘要】鋼筋混凝土裂縫的控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，特別是隨著泵送商品混凝土獲得廣泛應用之后，混凝土均質性有了很大改善的同時，裂縫控制技術難度大大增加，本文是在大量建設實踐和現場實驗研究基礎上，概述了變形作用引起裂縫的原因，約束變形特征，抗與放的設計準則以及最大裂縫寬度限值及預防進行了闡述。

【關鍵詞】裂縫；控制；水泥混凝土；鋼筋混凝土

混凝土是由水泥為主的膠結材漿體將散落的砂石混合粘結在一起.是一種多元、多相、非勻質水泥基復合材料。從開始澆注、振搗就會出現骨料下沉、漿體上浮現象.而漿體受骨料約束，在混凝土內部和表面會出現大量微細裂縫。以后隨養護條件、環境條件和荷載情況的變化會出現多種多樣的裂縫。有些裂縫在環境、荷載條件變化時可以愈合，有些裂縫則隨環境、荷載條件的變化而發展：有些肉眼可見的裂縫并不影響結構物的安全.為無害裂縫.有些則影響結構物的安全為有害裂縫

在鋼筋混凝土結構中，一個相當普遍的質量問題就是結構的裂縫問題，且有日趨增多的趨勢，它已影響到正常的生活和生產，并困擾著大批工程技術人員和管理人員，是一個迫切需要解決的技術難題。由于結構在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴展開始的，因此人們對裂縫往往產生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的。早在1932年，前蘇聯的教授在鋼筋混凝土強度理論就指出，如正常配筋受彎構件的破壞狀態是指受拉區鋼筋到達屈服強度，受壓區混凝土到達受彎的抗壓強度，此狀態稱為承載力極限狀態。這一狀態全過程是伴隨著荷載的不斷增加，裂縫出現（鋼筋應力只有40～60MPa），裂縫擴展，受壓區塑性不斷發展，最后達到完全破壞。此時破壞荷載往往是裂縫出現荷載時的3～5倍，因此，很多大型鋼筋混凝土結構，僅僅自重就超過了極限荷載的30%，在此條件下鋼筋混凝土結構帶有輕微裂紋是完全正常的，結構是安全的，恐懼是不必要的。

但是近年來大量裂縫的出現，并非與荷載作用有直接關系，通過大量的調查與實測研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環境生產熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形。由于這些變形受到約束引起的應力超過混凝土的抗拉強度導致裂縫，統稱“變形作用引起的裂縫”。

一、鋼筋混凝土常見裂縫原因分析

1.1混凝土裂縫的分類

混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發病。病情絕大多數發生于施工階段，其原因復雜多變，一般可分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類：

微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，這種砼本身固有的微觀裂縫，荷載不超過設計規定的條件下，一般視為無害。

宏觀裂縫寬度在0.05mm以上，并且認為寬度小于0.2～0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個前提，即裂縫不再擴展，為最終寬度。

1.2混凝土裂縫的成因

裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產生的，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手。

（一）、使用原因（外界因素）

構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫；使用荷載超負；野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫；周圍環境影響，酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕，引起裂縫；意外事件，火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。

（二）、施工工藝原因

施工工藝涉及的面很廣，一般常涉及到的有，一是水分蒸發、水泥結塊的混凝土干縮通常是導致混凝土裂縫的重要原因之一。二是混凝土一種人造混合材料，其質量好壞的一個重要標志是成型后混凝土的均勻性和密實程度。因此混凝土的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產生的直接或間接原因。

（三）、荷載與外荷載的原因

由各類變形荷載，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環境生產熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形，由于這些變形受到約束引起的應力超過混凝土的抗拉強度導致裂縫。下面逐一進行分析：

1.溫度裂縫：溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。溫度裂縫的走向通常無一定規律，大面積結構裂縫常縱橫交錯；梁板類長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現，中間較密。

2.干燥收縮裂縫：混凝土在空氣中結硬時，體積會逐漸減小，即干縮；干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同及膠質體的膠凝等作用而導致變形不同所產生的結果。

3.塑性收縮裂縫：指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。一般在干熱或大風天氣出現，主要原因是混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。

結語：

鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害與無害的界限由結構使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。綜合技術措施包括：合理選擇結構形式，降低結構約束程度，對與水平構件梁、板、墻等采用中低強度級混凝土，加強構造配筋。優選有利于抗拉性能的混凝土級配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養護技術，盡量利用混凝土后期強度（60天）。對于超長結構可采取跳倉澆灌或后澆帶方法施工。少量有害裂縫采用近代化學灌漿技術處理，滿足設計使用和耐久性要求，不應因此降低工程質量評定標。