浅谈混凝土结构裂缝成因及控制

2015-11-04林文胜

建材与装饰 2015年42期

关键词：水灰比模板水泥

林文胜

（福建章诚隆建设工程有限公司）

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制

林文胜

（福建章诚隆建设工程有限公司）

钢筋混凝土结构裂缝是工程建设中普遍存在的问题，尤其是最近十几年，商品混凝土的广泛的应用，使得混凝土的均质性得到了很大的改善，但同时也增加了裂缝防控的难度。而建筑物的钢筋混凝土结构的裂缝不仅仅会影响建筑的美观，还会给建筑物的质量和稳定性造成很大的影响。基于此本文将浅述钢筋混凝土结构的裂缝的成因以及控制措施。

混凝土；结构裂缝；成因；控制

引言

混凝土结构出现各种病害中，裂缝问题是最普遍的，裂缝问题影响建筑物的整体美观度，降低混凝土的强度，威胁建筑物的使用质量和使用寿命，严重影响人们的生产和生活，因此需要解释实际情况，分析混凝土裂缝出现的原因，针对原因提出有效的预防措施，彻底解决混凝土裂缝问题。

1　混凝土裂缝的分类

1.1结构性裂缝

结构裂缝产生原因是承载力不足，其主要形式有以下几种：

（1）设计原因引起的裂缝。①设计计算与实际受力不符产生的裂缝。②钢筋锚固长度无法满足生产要求而产生的裂缝。③构件刚度不符合要求导致结构产生裂缝。④平板结构构造设置不当导致的板面裂缝。⑤忽略次要应力导致的裂缝，应力分布及开裂如图1所示。⑥施工设计和实际施工不符产生的结构裂缝。

（2）施工原因引起的裂缝。①施工时，钢筋位置摆放不正确，在结构中引起的裂缝。②模板支护不当，在构件中产生的裂缝。③施工使用的原材料不符合设计要求或不合格而引起的裂缝。④施工时，构件未达到规定的强度要求便使其承受堆载等荷载而引起的裂缝。⑤施工质量达不到要求而引起的裂缝。

图1　应力分布开裂图

（3）使用原因引起的裂缝。①改变建筑物的使用条件引起的裂缝。②火灾等事故引起的裂缝。③由地震等偶然荷载引起的结构开裂。

1.2非结构性裂缝

（1）收缩裂缝。收缩裂缝是由湿度变化引起的，它是混凝土非结构性裂缝中的主要部分。工程常见收缩裂缝有沉降收缩裂缝、塑性收缩裂缝以及干燥收缩裂缝三类。自身收缩与干燥收缩所占比例如表1所示。

（2）温度裂缝。混凝土受温度变化产生热胀冷缩，如果混凝土内外温差或季节气温变化过大，在混凝土结构内部产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，这种裂缝为温度裂缝。温度裂缝常出现在我国北方地区的建筑物中。

（3）沉降裂缝。如果地基承载力不均匀，则建筑物会发生不均匀沉降，使得建筑物结构内部产生拉应力和剪应力，导致结构薄弱部位产生裂缝，这种裂缝称为沉降裂缝。

表1　自身收缩与干燥收缩所占比例

2　混凝土裂缝的产生原因

2.1收缩裂缝的产生原因分析

收缩裂缝是由温度变化引起的，它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。

2.1.1塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝产生于新浇筑混凝土表面，大多产生于混凝土初凝后、终凝前。主要原因包括：①没有及时对浇筑后的混凝土采取覆盖措施，导致混凝土表面的水分快速蒸发，体积收缩逐渐加快，此时混凝土强度还不高，不能抵抗体积收缩的应力，出现开裂。②混凝土的水灰比不科学，水泥或粉砂等用量较大。③使用的渗透性模板或垫层吸水性较强。④混凝土没有按照要求振捣或振捣不足。

2.1.2干燥收缩裂缝

干燥收缩裂缝出现在混凝土表面，裂缝宽度在0.05～0.2mm，走向也没有规律，一般在混凝土浇筑后的一段时间才出现。出现这类裂缝的主要原因包括：①没有加强对混凝土的养护，导致混凝土表面水分蒸发，体积收缩，在温度的影响下，混凝土出现拉应力，表面出现开裂。②混凝土级配不当，其中含有较多的砂石，导致混凝土抗拉强度低。③没有按要求振捣，导致表面的砂浆层较厚，收缩力变大。

2.1.3碳化收缩裂缝

碳化收缩裂缝出现在混凝土表面，一般呈现花纹状，裂缝较浅，这类裂缝形成的主要原因包括：在空气中二氧化碳的影响下，混凝土中的氢氧化钙变成碳酸钙，混凝土表面出现收缩现象，内部没有发生反应的部分约束表面部分最终导致龟裂。

2.2温度裂缝的产生原因分析

表面温度裂缝主要由温差引起，针对大体积混凝土，硬化期间，水泥浆释放大量的热量，混凝土内部温度升高的同时，内外温差逐渐增大，混凝土表面出现降温收缩，表面也将产生较大的拉应力，此时的混凝土强度不高，极易出现裂缝。

2.3沉降裂缝的产生原因分析

①结构、构件下面的地基软硬不均或存在软土混凝土浇注后，随着时间的推移，地基局部发生沉降。②由于不同的结构存在一定的载荷差异，加上地基受力不均衡，导致结构应力较为集中，最终出现裂缝。③如果冬季施工将模板支架安装于冻土层，上部结构强度不足，地层下沉。最终产生裂缝。

3　混凝土结构裂缝预防措施

3.1干缩裂缝的预防措施

①选用收缩量较小的水泥，并且降低水泥用量。②水灰比会影响混凝土干缩，因此在进行混凝土配合比设计时，应该严格控制水灰比，并且掺加合适的减水剂。③混凝土用水量应该小雨配合比设计所设定的用水量。④加强混凝土的早期养护，适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。

3.2温度裂缝的预防措施

①尽量选用低热或中热水泥，如粉煤灰水泥等。②减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。③降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。④改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。⑤改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度。⑥在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。⑦高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。⑧大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。⑨在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。⑩加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。11○预留温度收缩缝。12○减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。13○加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。14○混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

3.3沉陷裂缝的预防措施

①对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。②保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。③防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。④模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。⑤在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

3.4塑性裂缝及其他裂缝的预防措施

①选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。②严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。③浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。④及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。⑤在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

4　混凝土结构裂缝控制

4.1混凝土材料的应用

混凝土材料质量直接影响着混凝土施工质量，所以必须科学选用施工原材料。选择水泥时，应该尽量选择水化热较低且收缩量偏低的水泥，并且合理降低水泥用量。施工过程中，要抽样检测水泥的各项指标，必须保证所用水泥符合设计要求。

在集料应用中，要严格控制细骨料含泥量。粗集料的选用必须保证质地坚硬，并且其级配必须符合设计要求，集料孔隙率也应该控制在合理范围内，避免集料中含有杂质。另外，在混凝土材料中添加化学剂也可以改善混凝土性能，主要的化学添加剂有减水剂等。

4.2优化配合比

原材料的配合比可以直接影响混凝土的整体性能，所以原材料的配合比应该保证科学合理。如果材料水化热较大，则会因较大温度差导致混凝土结构法和肾功能裂缝，所以应该合理降低水化热，优化混凝土配合比，降低水灰比，明确水泥用量和用水量。

4.3配筋设计

根据工程施工要求配置混凝土钢筋，结合工程实际，充分考虑钢筋品种、钢筋规格以及钢筋数量，评估构件性能；以施工图纸为主要依据，确定钢筋配置位置，避免混凝土开裂。

4.4模板施工

模板施工质量控制应该注意以下几点：①模板的设计和制作过程中，应该保证模板的刚度和强度，尽量防止混凝土模板变形或者挤压产生裂缝。②混凝土浇筑前，应该保持模板和基层的湿润度。③合理控制模板拆模时间，确定混凝土强度达到设计要求后，才可以按照相关要求进行拆模作业。

4.5混凝土浇筑

在混凝土浇筑过程中，应该合理控制振捣时间，并且保证振捣均匀，防止混过振或漏振现象。混凝土初凝节后，还应该进行二次振捣，排除混凝土内部的水分和气泡，避免混凝土沉降收缩产生裂缝。如果混凝土水泥用量较大，则应该合理控制混凝土内外温度差，所以可以在施工过程中预埋测温设备，降低温度，并且采取通风排热措施，尽量减少温度裂缝。

4.6做好养护措施

在完成混凝土浇筑作业后，制定完善的混凝土养护措施，在混凝土终凝之前，采用合理的方法保证混凝土表面湿润，在混凝土未完全干燥之前，对其进行覆盖，及时洒水养护，一般养护时间为一周，如果在施工中应用了相应的缓凝剂，则必须将养护时间延长至2周，混凝土养护期间，及时进行温度测定，避免内外温差较大。

5　案例

5.1工程概况

图2

长乐古槐新宁花苑，位于长乐市古槐镇，本工程设计地面建筑7幢，建筑高度4～18层，框架剪力墙结构，1#、3#、5#楼范围内设一层地下室，采用梁板式筏型基础。该工程地下室基础混凝土设计强度等级为C35，抗渗等级P6，各楼层梁板混凝土强度等级均为C25，屋面混凝土为密实性混凝土，抗渗等级P6，强度等级为C25，该工程结构混凝土施工时间在6～12月份。

5.2预防措施

在结构混凝土施工过程中，对混凝土的结构裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝的预防采取了不少措施。

（1）选用干缩较小的水泥品种。

（2）合理配制混凝土，严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的砂，减少空隙率和砂率。

（3）适当提高混凝土的抗拉强度，在水泥用量一定的条件下，缩小水灰比可使混凝土抗拉强度增高大于混凝土干缩应力的增加，有减少裂缝趋势。

（4）施工中应掌握正确的振捣方法，确保混凝土振捣密实，以减少收缩量，提供混凝土的抗裂性。

（5）夏季施工应尽量避开中午炎热天气浇筑混凝土，应选择傍晚或晚上时间浇筑。

（6）浇捣混凝土前，应将基层或模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。

（7）浇筑施工为了减少输送管对板面负筋的破坏，采用布料机与混凝土输送管连接后浇筑混凝土。避免了因板面负筋的踩踏造成的结构裂缝。

（8）浇筑后及时采用公路养护专用毛毯对混凝土进行覆盖浇水养护，确保养护质量，尽量延迟混凝土干缩的发生。

5.3取得效果

通过科学合理的预防措施，使得结构混凝土有效的避免了裂缝过分的产生。混凝土的质量很好，表面光滑、密实、满足混凝土结构验收规范的要求。