混凝土裂縫設計防控研究

文/陸總兵 南通新華建筑集團有限公司 江蘇南通 226300

我國混凝土消耗量之多，幾乎是世界混凝土產(chǎn)量的一半。實際工程中混凝土的大量使用，相關問題層出不窮。其中，最常見的是混凝土的裂縫防治問題。對于建筑結(jié)構(gòu)來講，裂縫的出現(xiàn)是潛藏的安全隱患。主要表現(xiàn)為冰凍方面和間接使鋼筋遭到銹蝕，減小了建筑結(jié)構(gòu)的承載能力及結(jié)構(gòu)的整體防水性能。不僅影響了建筑結(jié)構(gòu)的整體外觀審美，還給人們的財產(chǎn)安全和人身安全留下了隱患。

1、混凝土裂縫造成的危害

（1）冰凍方面。建筑物一旦產(chǎn)生混凝土裂縫，水分就會趁虛而入，特別是在在遭遇到惡劣的天氣狀況時，水分甚至結(jié)冰膨脹。溶液結(jié)冰后產(chǎn)生膨脹壓力使裂縫越來越大，破壞混凝土結(jié)構(gòu)，比如冬天水管容易爆裂。當混凝土裂縫到達一定程度時，就變成了有害裂縫，有害裂縫對建筑物的適用性和耐久性都有一定的負面影響，容易造成建筑物的塌陷。不僅會損失經(jīng)濟利益，還引發(fā)一系列危害事故，威脅人身安全。

（2）使鋼筋遭到銹蝕。產(chǎn)生裂縫使鋼筋腐蝕，間接影響了建筑的結(jié)構(gòu)受力以及混凝土粘結(jié)性能?；炷恋氖湛s、溫度變化以及施工不當?shù)乳g接原因會導致混凝土裂縫越來越寬，以至于鋼筋與空氣之中的水分可接觸面積加大，構(gòu)件在相對濕度過大或者侵蝕性環(huán)境中，裂縫處的鋼筋就會遭到銹蝕，使鋼筋有效使用面積減少，從而影響其耐久性甚至安全性。此外，在鋼筋商品混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，裂縫寬度過大，存在鋼筋與混凝土交界面上鋼筋銹脹力，而混凝土開裂會減弱混凝土對鋼筋的約束作用。裂縫還會引起滲漏從而影響正常使用，而且會沿鋼筋方向繼續(xù)開裂，同時伴隨著與空氣接觸出現(xiàn)銹跡，比如水池等構(gòu)件。還有很多老建筑由于長時間不加固維修，積累了很多有害裂縫，一旦出現(xiàn)突發(fā)事故，嚴重威脅到人們的財產(chǎn)和安全。

2、混凝土裂縫的形成的原因

（1）荷載作用下形成的裂縫?；炷疗錁?gòu)件在荷載作用或支撐不合適引起的主拉應力大于自身的抗拉強度時導致混凝土構(gòu)件受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫。其主要特征是：裂縫較大，一般不具有規(guī)律性。

（2）溫度差異引起的裂縫。溫度差異引起的裂縫主要包括兩個方面的內(nèi)容：①對于配筋率較大的鋼筋混凝土構(gòu)件，當暴露在外界環(huán)境中時容易受到季節(jié)變化、晝夜溫度差；②對于在混凝土澆筑過程中會明顯受到水化熱的影響。在施工的過程中當一次性澆筑量過多時，不能有效的消耗其產(chǎn)生的大量水化熱，導致混凝土構(gòu)件的內(nèi)、外表面存在溫度差異，以至于產(chǎn)生裂縫，這種裂縫彼此之間具有規(guī)律性而且相對大，嚴重時可能會出現(xiàn)貫穿整個裂縫的現(xiàn)象。

（3）結(jié)構(gòu)不均勻沉降引起的裂縫。這個原因?qū)е禄炷翗?gòu)件產(chǎn)生協(xié)同變形，其產(chǎn)生的裂縫呈平行狀分布在鋼筋上部，隨著不均勻沉降越來越大或者不均勻性越來越強，裂縫也會隨之變大。

（4）混凝土收縮變形引起的裂縫。混凝土收縮變形主要包括兩方面：①失水狀態(tài)下的干燥收縮是隨著空氣濕度的降低，灌漿料的失水引起收縮；②碳化引起的收縮，在符合某一溫度條件下，在空氣中的二氧化碳與水泥石中的水化物等不斷作用之下，釋放出碳酸引起混凝土產(chǎn)生裂縫。

（5）內(nèi)部化學反應引起的裂縫。內(nèi)部化學反應引起的裂縫主要指堿-骨料發(fā)生的化學反應，其裂縫多為不規(guī)則的地圖樣裂縫，裂縫寬度也有粗細之分，很少交叉。化學反應主要包括：堿與硅酸鹽骨料之間發(fā)生的化學反應以及堿與碳酸鹽骨料之間發(fā)生的化學反應，這與使用的集料有關。

3、混凝土裂縫的防治對策

（1）結(jié)構(gòu)設計。從結(jié)構(gòu)設計方面采取相關措施控制裂縫：①荷載的分布要受力均勻；②從地基構(gòu)造的穩(wěn)定性分析，根據(jù)周圍地質(zhì)等環(huán)境的實際情況進行分析受力，確?；A結(jié)構(gòu)不會發(fā)生不均勻變形的或沉降現(xiàn)象；③合理的平面設計。保證其符合平面規(guī)則，減少凹凸面對混凝土的作用；④合理的鋼筋配置：比如把握好配筋率，構(gòu)造好鋼筋的設置。

（2）混凝土材料及配合比。①混凝土材料應該嚴格按照國家相關行業(yè)規(guī)范和標準的規(guī)定，不能選擇劣質(zhì)的材料；②在水泥方面的選擇上，應選擇實際工程性能較高的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或者礦渣硅酸鹽水泥。要有抗熱、抗水、抗腐蝕性能好、水化熱低的、干縮性小的水泥；③在對骨料進行選擇時，應盡量選擇孔隙率小，級配良好以及干凈中砂的骨料④在對混凝土配比的過程中，應嚴格按照規(guī)程進行相應的設計，并計算水泥與水之間的相應比例，提高混凝土強度以及抗?jié)B性。

（3）建筑施工以及外界因素?？紤]到施工的過程中天氣對產(chǎn)生裂縫的影響，應該避免在惡天氣劣的情況下進行施工。注意對于溫度的把控，避免產(chǎn)生溫差過大造成的問題。同時在混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護方面上也要注意，施工人員需盡量減少表面混凝土的暴露時間，及時對混凝土暴露面用塑料布等進行覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)，確?，F(xiàn)澆混凝土的施工質(zhì)量。在混凝土終凝后也應立即進行養(yǎng)護，控制施工現(xiàn)場中混凝土的坍落度。

結(jié)語：

在現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設計中，需要充分考慮其荷載作用，建筑物的空間和平面結(jié)構(gòu)，工程材料的選擇以及其他外界因素，同時還要注意澆筑完畢后養(yǎng)護工作等等。隨著社會科技的發(fā)展不斷進步，新型可代替材料的不斷出現(xiàn)，工程設計者積極采取滿足規(guī)范標準的各種防治方案和更為合理的設計構(gòu)造措施，從而保證裂縫寬度在一定的可控范圍內(nèi)，以達到防治裂縫的目的。

[1]王鐵夢.淺析工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[J].國學咨詢，2010（4）.

[2]趙志強，陸總兵.《混凝土生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制》[M].中國建材工業(yè)出版社，2017，05.