混凝土結構裂縫成因及預防探討

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工程結構出現(xiàn)裂縫是比較普遍的現(xiàn)象。不過，結構裂縫大部分是能夠通過設計手段、施工措施來避免的。本文著重對混凝土結構裂縫的成因及預防措施作一粗淺的探討。
    一、鋼筋混凝土結構常見裂縫原因分析
    混凝土抗壓強度較高而抗拉強度很低，約為其抗壓強度的十分之一。當結構受力或溫度、濕度發(fā)生變化時，導致混凝土產(chǎn)生拉應力，極易產(chǎn)生裂縫。
    1、材料方面。有些構件裂縫是由材料質量引發(fā)的，如水泥安定性差，兩種水泥混用，砂、石含泥量大，骨料粒徑過小，外加劑質量差或加入量過大等。
    2、地基變形。當?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉時，在結構內(nèi)部必然產(chǎn)生極大的應力。當應力超過構件抗力時，將不可避免地出現(xiàn)裂縫，裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。
    3、設計方面。構造處理不當，主次梁交合處主梁未設加強箍筋或附加吊筋；大截面梁未設腰筋；構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中等因素，均可導致構件裂縫的出現(xiàn)。
    4、結構荷載方面。結構因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多，施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構件早期受到震傷，拆除承重模板過早，施工荷載過大，構件堆放、運輸、吊裝時，墊木或吊點位置不當，預應力張拉值過大或放張不規(guī)范等，均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件，在使用荷載作用下，出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn)，規(guī)范規(guī)定有些構件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的，以及不允許出現(xiàn)裂縫的構件出現(xiàn)裂縫，則應屬于有害裂縫，須加以認真分析，慎重處理。
    5、溫度應力裂縫。混凝土與一般物質一樣，具有熱脹冷縮的物理性質，其線膨脹系數(shù)約為1×10-5/℃，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，在構件受到約束不能自由變形時，構件內(nèi)就會產(chǎn)生附加應力，當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，必將出現(xiàn)裂縫。常見的如現(xiàn)澆屋面板垂直于肋梁方向的裂縫，大體積混凝土表面裂縫、煙囪外壁的豎向裂縫等。
    6、濕度變形裂縫。普通混凝土在空氣中硬結時，體積會發(fā)生收縮，由此而在構件內(nèi)產(chǎn)生拉應力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大。因此，若構件早期養(yǎng)護不良，極易產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫，在現(xiàn)澆剪力墻、水池底、壁等工程結構中最為常見。
    7、徐變裂縫。結構構件在內(nèi)應力的作用下，除瞬時彈性變形外，其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。據(jù)文獻記載受彎構件由于徐變變形的作用，其長期變形值可增加2～3倍，因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應力，造成裂縫的出現(xiàn)。預應力構件因徐變會產(chǎn)生較大的應力損失，降低了結構的抗裂性能。此類裂縫常見于受彎構件的拉區(qū)，其特征與承受荷載出現(xiàn)裂縫相同。
    8、施工方面。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結構養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠；水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大；攪拌時間不夠、振搗不實；鋼筋表面污染、保護層過小或過大；任意留置施工縫且不按規(guī)定處理；后期施工擾動前期混凝土；構件內(nèi)外溫差大，未采取有效措施；在不宜施工的氣候條件下，勉強施工；冬季施工未采取防凍措施等。
    二、混凝土結構裂縫的預防措施
    1、材料方面。
    1)水泥：根據(jù)工程條件不同，盡量選用水化熱較低、強度較高的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥；
    2)骨料應選用粒徑適當、級配合理、無堿性反應、有害物質及含泥量符合規(guī)定的砂、石材料；
    3)外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑，超長建筑物或構筑物可加入微膨脹劑，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量和用水量，減少收縮。
    2、混凝土配料、攪拌及澆筑。1)配合比設計應盡量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計量應準確，攪拌時間應保證；2)澆筑分層應合理，振搗應均勻、適度，不得隨意留置施工縫。
    3、設計方面。
    1)建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡單；控制建筑物的長高比，增強整體剛度和調(diào)整不均勻沉降的能力；
    2)正確設置沉降縫、變形縫，位置和寬度選擇要適當，構造要合理；
    3)磚混結構底層窗臺下應采用加筋砌體，洞口較寬的窗臺下宜設置鋼筋混凝土梁，以防止窗臺因地基沉降產(chǎn)生豎向裂縫；
    4)構件配筋要合理，間距要適當。斷面較大的梁應設置腰筋。大跨度、較厚的現(xiàn)澆板，上面中心部位宜配置構造鋼筋。主梁在集中應力處，宜加設抗剪鋼筋。
    4、施工方面。
    1)加強地基的檢查與驗收，復雜地基，應做補充勘探。異常地基處理必須謹慎，盡可能使其處理后的承載力與本工程正常地基承載力相同或相近；
    2)合理設置后澆帶，較長的墻、板、基礎等結構和主樓與裙房之間等高低層錯落處，均應設置后澆帶。具體要求可由設計單位確定；
    3)加強混凝土的早期養(yǎng)護，并適當延長養(yǎng)護時間，當柱、墻等構件澆水養(yǎng)護有困難或不能保證其表面濕潤時，應采用覆蓋保溫材料等做法，以減少混凝土的收縮變形；
    4)大體積混凝土施工，應做好溫度測控工作，采取有效的保溫措施，保證構件內(nèi)外溫差不超過規(guī)定(25℃)；
    5)鋼筋綁扎位置要正確，保護層厚度準確，鋼筋表面應潔凈，鋼筋代換必須考慮對構件抗裂性能的影響。