淺述現澆結構混凝土板面裂縫原因分析與預防措施

牛建云 寧夏中海東昇工程有限公司

1 前言

目前，現澆結構技術日趨成熟，其應用前景越來越廣泛，特別是在我國北方地區。從施工過程中可以看出，現澆結構板面容易產生裂縫，這是不可避免的。不管是橋梁、樓板、墻體，還是梁、柱，都會有一定程度的裂縫，盡管普通裂縫不會直接破壞結構，但卻會影響建筑物的使用壽命。

現行有關規范對現澆結構板面裂縫是允許的，但裂縫寬度可分為有害裂縫和無害裂縫，若出現裂縫，應及時采取相應措施，若為無害裂縫則應加以控制，避免有害裂縫的延伸發展，最終裂縫會引起鋼筋銹蝕，造成結構安全隱患。為減少安全事故的發生，避免造成巨大的人員和經濟損失，需要從設計、施工、原材料等方面尋求預防的方法和對策。

2 現澆結構板面裂隙形成原因分析

2.1 設計原因產生現澆結構板面裂縫

結構設計人員根據建筑結構使用功能設定相應的計算荷載值，并加以安全系數進行修訂，通過結構受力特點，結構驗算試配一定數量規格的鋼筋，以保證結構受力滿足設計規范要求。鋼筋規格及數量設定的前提有兩點要求，一是從受力方面，所試配受力鋼筋要保證結構板面受到外力荷載后鋼筋的抗拉強度抵抗外部動、靜荷載產生的值；動荷載通常為板面上的人、物、風、雪及地震等。二是在滿足受力的前提下要有一定的截面積要求，要保證同一截面內鋼筋的面積之比達到規范要求值，確保結構板面混凝土不發生收縮裂槰。

受外界溫度影響，建筑物長度達到一定長度時，通常會發生溫度收縮現象，尤其北方地區，夏天溫度高建筑物會因外界溫度升高而發生熱膨脹，冬天氣溫降低，建筑物因受冷而發生收縮。當建筑物內混凝土材料與鋼筋收縮系數偏差過大時，建筑物自身及結構樓板因此會產生一定程度拉伸變形裂縫。

設計人員根據建筑物設計的長度在設計時會選擇設一定的溫度變形縫。試驗表明當建筑物長度超過50m時易產生溫度變形，按相關設計規范要求，框架結構建筑物長度不能超過55m，剪力墻結構通常不能超過45m。類似，當同一建筑物根據設計使用功能出現高低錯層時，在錯層部位因自身荷載差異及地基不均勻沉降，局部產生不均勻受力，也會導致該部位產生不均勻結構板面拉伸變形裂縫。

2.2 施工原因產生現澆結構板面裂縫

鋼筋混凝土結構是由不同材料結合而形成，并非均質材料，收縮是一種固有的物理力學現象，而收縮變形是產生裂縫的主要因素之一，其次因不規范施工作業及原材料質量不合格等因素也是導致結構板面裂縫的主要原因。

2.2.1 混凝土配合比設計及原材料

混凝土配合比試配不合理也會導致結構板面產生裂槰，其中包括混凝土水灰比的設定。水的使用主要起到混凝土拌合物中自身水化反應的作用，當水灰比過大，除水化反應所需的水之外，過多的水分增加了混凝土結構內部的孔隙數量，是板面結構裂縫的原因之一。

粗、細骨料的使用方面，材料試驗結果表明，粗骨料的粒徑級配不好，包括粒徑均勻一致、碎針狀片石過多等因素會對混凝土收縮有著一定影響；混凝土細骨料（砂）宜采選用中砂，對泵送混凝土而言，砂細度應控制在2.8～3.0左右，隨著砂細度模量的下降，砂細度增大，收縮率增大，泥沙也是收縮裂縫產生的主要因素之一。

2.2.2 施工原因產生現澆結構板面裂縫

模板支撐體系剛度不夠是導致結構板面產生裂縫主要原因之一，現澆鋼筋混凝土結構屬于剛彈性結構體系，由于施工過程中，模板支撐架體系中出現架桿扣件松動滑扣等原因，導致模板架體在澆筑過程或混凝土澆筑后出現擾動，通常會沿松動部位向四周產生放射形裂縫，根據模板松動嚴重程度不同，產生的裂縫長度和深度也存在差異。此類結構板裂縫通常會較寬較深，屬于結構性貫通裂縫，后期會嚴重影響結構承載力，因板裂縫較寬導致結構鋼筋早期出期銹蝕現象，混凝土沒有起到保護作用，在施工中往往需要嚴格控制與防治。

鋼筋網片在混凝土澆筑成型之前，因保護措施不當，造成鋼筋網片嚴重踩踏，造成結構上下層鋼筋網片間距不符合要求，造成現澆結構鋼筋網片上、下保護層偏大或偏小，受力不合理，使得受力鋼筋沒有按設計方向發揮作用，導致現澆結構板面出現細裂縫。

配電線管密集且出現上下多層管線重疊布設，使得配電管線之間沒有混凝土料填充，就會出現應力集中，當現澆結構板面受到外部荷載時或溫度收縮時，結構板面通常會沿配電管線方向產生一定寬度和深度的細裂縫。在施工過程中，未按施工規范要求，在結構板面預留洞口方向設置加強防裂鋼筋或網片，在后期中也會因板面受力或者溫度伸縮將會產生裂縫，通常裂縫會沿洞口轉角開始向四周延伸，造成了板面局部出現不規則裂縫，影響了后期使用。

混凝土結構澆筑成型后，設計混凝土強度未達到規范要求值1.2MPa及以上，過早地堆放建筑材料，造成局部現澆結構板面受力，破壞了混凝土自身結構，因此產生模板架受力變形，導致現澆結構板產生細微裂縫。

混凝土養護不及時產生現澆結構板面出現伸縮變形裂縫，按施工驗收規范，為防止混凝土過早地失水或出現收縮，在混凝土澆筑完成后必須及時覆蓋薄膜，澆筑完成后12h可以進行自然澆水養護，以防止現澆板面裂縫。在現場施工過程中，通常會出現未及時覆蓋薄膜或未及時養護導致現澆板面裂縫。

3 現澆結構板面裂縫的類別

3.1 收縮產生的裂縫

塑性收縮裂縫多發生在新澆混凝土板面、地面及面積較大的構件表面，裂縫長度不規則、不連貫，其主要原因是室外施工時混凝土多在室外澆筑，混凝土水分蒸發過快，即蒸發速度大于水化反應速度，表面混凝土收縮受下部混凝土的約束，使硬化混凝土產生拉應力而產生干縮裂縫，干縮裂縫主要發生在混凝土終凝前后，裂縫在終凝之前出現，而薄梁、板構件多在截面方向分布，后期的凝固裂縫一般較寬，且較深。

3.2 溫度產生的裂縫

混凝土一次澆筑體量大，水泥硬化過程中將會釋放大量水化熱，形成內外溫差較大大，施工中未采取有效保護措施，導致混凝土施工產生裂縫。裂縫的產生還與混凝土內部和外部溫度差有關。在混凝土內部，溫度裂縫可以分為兩種類型，其中一種是內部約束裂縫，當厚度較大時，在凝固過程中會釋放更多水化熱，但是過厚的結構會使熱量無法全部釋放到混凝土外部，因此，實際澆筑后混凝土內部溫度將達到最大值，內外溫差增大。一般而言，溫差大于25℃時，混凝土將產生溫度應力。若混凝土拉應力低于溫度應力，就會產生裂縫。

3.3 外力產生的裂縫

外力產生的混凝土結構裂縫屬應力裂縫。常見的應力裂縫荷載過大，是施工單位趕進度，施工荷載作用較早，施工荷載及振動等因素引起的早期拆模；混凝土澆筑負筋，保護層過厚，導致混凝土板開裂，混凝土澆筑負筋下沉，混凝土板開裂，混凝土承載力不足。

3.4 地基不均勻沉降產生的裂縫

在不均勻沉降的情況下，梁、板也會產生裂縫，不均勻沉降裂縫多穿過裂縫，其方向一般為垂直發展或30°～40°角發展。

3.5 材料原因產生的裂縫

當前混凝土施工普遍采用商品混凝土，商品混凝土質量控制不好，易產生裂縫，特別是表面裂縫。混凝土的主要成分有碎石（粗骨料）、砂（細骨料）和膠體（水泥）等，在澆筑時，混凝土中會產生一些裸露的粉末和氣泡。石塊與膠體的黏合通常容易產生裂縫，但一般混凝土澆筑后建筑仍保持原狀，因此即使出現裂縫，內部變化也不會太大，相對穩定。在使用一段時間后，由于荷載及環境的不同，小裂縫會擴大，最終導致建筑物開裂。

另外，建筑裂縫也可能與澆筑、振搗過程有關，澆筑時應保證混凝土攪拌均勻，如果在澆筑時沒有進行合理的振搗，混凝土中水泥漿就會浮起，骨料就會下沉，凝固后的表面會出現細孔和裂縫。

4 現澆結構板面裂縫的防控措施及裂縫處理方法

4.1 結構裂縫防治

第一、結構設計時，合理設置變形縫，減少建筑物受溫度變化產生裂縫；施工嚴禁對地基擾動，預防因不均勻沉降產生結構裂縫；第二，嚴格控制水灰比，同時在選材上，首先要采用強度和級配良好的粗骨料，控制砂的含泥量，對于設計強度較高的砼必須采用水洗中砂；第三，搭設模板支撐架必須有足夠的剛度，保證結構整體性好；第四，施工過程中必須合理設置保護層墊塊及馬鐙筋，避免線配管集中且多層重疊設置，保證鋼筋骨架均被混凝土漿填充；第五，合理控制施工進度，在混凝土強度未達到設計值時禁止過早或集中集放材料等荷載；第六，混凝土澆筑完成后必須及時進行覆蓋薄膜，氣溫較高時進行二次抹壓，在12h 后及時進行養護，持續養護時間不少于14d；第七，根據混凝土的特性按設計配合比摻加外加劑。

4.2 裂縫處理

按裂縫的嚴重程度對應采取相應的處理措施，常有以下處理方法。（1）表面處理：如果表面裂縫較淺，延伸長度小，屬于一般的收縮干裂縫，通常采用高標號水泥漿，內摻一定建筑膠進行涂刷。（2）填充法：針對裂縫深度達到10mm，寬度小于0.2mm 裂縫，通常將裂縫切成凹槽，采用注漿的辦法處理。（3）建筑加固方法：外部因素產生縫寬大于0.2mm，縫深貫通結構板，已影響結構受力，針對此類結構裂縫，通常采用碳纖維加強處理，必須按相應的施工工藝處理，以防止結構裂縫擴延，影響安全。既要保證結構安全同時要保證建筑的使用功能不受影響。

5 結束語

目前澆筑結構裂縫的存在，對結構的使用性能和耐久性有著不同程度的影響。因此，從建筑設計到建筑材料選擇及施工過程都需要嚴格把控，確保成型混凝土結構的安全，一旦出現細微收縮變形等裂縫時，要根據裂縫的嚴重程度以及縫隙的特點采取合理適宜的治理措施，以避免裂縫再次擴大延伸，最終影響建筑工程質量和使用。