非荷载作用下钢筋混凝土结构裂缝的成因及防治措施

童达武

摘 要： 随着我国经济的高速发展、科学技术的不断进步、建设规模的不断扩大，钢筋混凝土的规模日趋增大、结构日趋复杂、材料日趋高强化，工程施工领域的超长、超厚、超宽和高强大体积混凝土不断增加，随之而来的是面对上述结构如何提高混凝土的耐久性和使用年限的问题，而耐久性的基础是对混凝土有害裂缝的控制。现浇钢筋混凝土结构的裂缝，是目前较难克服的质量通病之一，当裂缝发生后，往往会引起投诉、纠纷，以及索赔等。混凝土裂缝按照受力情况可以分为荷载作用下产生的裂缝和非荷载作用下产生的裂缝。荷载作用下产生的裂缝比较复杂，本文仅对非荷载作用下产生的裂缝做一些分析。混凝土在非荷载作用下裂缝产生的原因是：混凝土变形受到约束而产生的应力大于混凝土自身的抗拉强度。

关键词： 钢筋;混凝土;结构;裂缝;原因;防治措施

【中图分类号】TB657      【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）13-0122-02

混凝土裂缝将对结构的承载力，防火性、抗渗性、钢筋抗锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害，影响结构承载力和使用安全性。楼板产生裂缝，除了影响结构安全性外，对使用者所带来的最直接的问题是渗漏水的危害，尤其是在没有做防水的房间表现突出，严重影响房屋的使用功能。本文针对施工过程中常见的裂缝成因进行分析，希望对施工过程中的裂缝控制起到借鉴作用。

1 混凝土楼板裂缝的危害

混凝土是多组分复合材料，在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，我们一般称微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，互不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温度变化及养护不到位失水干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相连通，从而出现较大的肉眼可见裂缝，成为宏观裂缝，严重的就形成了楼板上下贯通缝，这就成为有害裂缝。影响结构的承载力和使用安全性。

2 裂缝产生的主要原因

2.1 材料原因（外加剂、骨料、配合比）

2.1.1 由于激烈的市场竞争，导致商品混凝土厂商以采用大粉煤灰掺量，低价位、低性能的混凝土外掺剂，以及细度模数低、含泥量较高的中细砂作为降低价格和成本的主要竞争手段。调整后的混凝土配合比初期强度增长缓慢，但28天能够满足设计强度要求，而混凝土3天后干缩进入高峰值，因此不能抵抗早期的混凝土伸缩裂缝。

2.1.2 商品混凝土厂为了方便机械泵送施工，加大水用量，使混凝土坍落度过大，产生终凝收缩裂缝。

2.1.3 在拌制混凝土时，为了控制最大用水量，加入了超量的减水剂或劣质的减水剂，使混凝土产生裂缝。

2.1.4 粗骨料的用量大，针片状石子含量高，造成混凝土孔隙多，同时，细骨料砂子的粒径及含泥量超标，夏季砂石料温度偏高，使出罐的混凝土质量得不到保证，从而使现浇板产生裂缝。

2.1.5 目前采用的商品混凝土，为了保证商品混凝土的流动性能，混凝土配合比不当、坍落度较大，水灰比也较大，造成混凝土分层离析，上部出现富水泥浆层，收缩大，引起楼板面的不规则裂缝。

2.1.6 粗骨料用量减少和粒径减小。为了保证混凝土的可泵性，工程中一般选用较小粒径的粗骨料，或减少粗骨料的用量。粗骨料的用量的减少和粗骨料粒径的减小，会使混凝土的体积稳定性下降，不稳定性变大，从而增大了混凝土收缩。

2.1.7 对于大体积混凝土施工而言，由于水化反应的放热量较大，导致混凝土内部的温升较高，加之近年来水泥的细度、早期强度的提高，使水化放热速率加快，热量集中，已经超过有些品种的膨胀剂规定的使用温度。因此大体积混凝土应谨慎使用膨胀剂，同时做好养护工作。

2.2 施工原因（施工不规范、构造措施不到位）

2.2.1 施工过程中，由于钢筋配置不符合要求，钢筋间距偏大和楼板厚度不符合设计要求，使楼板刚度减弱，拉压承载能力都不足，导致楼板过大变形而产生裂缝。严重时，由于施工中擅自减小配筋量，则会引起构件的安全问题。

2.2.2 由于支撑的刚度不足或梁板支撑刚度差异较大，在荷载作用下变形沉陷，施工期间的过度震动使支撑刚度变异部位多次瞬间相对位移以及过早拆模等等都可能使混凝土在发展足够强度以支撑其自身重量之前产生裂缝。

2.2.3 负弯矩钢筋没有通长配置，裂缝往往会出现在负弯矩钢筋的端部，沿板边缘近似成直线发展。找平层过厚，在温度和收缩变形作用下，楼板容易产生表面裂缝。

2.2.4 在现浇楼板中大多采用PVC管作为预埋穿线管，因这种材料表面光滑，弹性较大，直径较大，与混凝土结合差，在楼板中形成薄弱层。并且在混凝土浇捣时，容易引起PVC管上移或下沉，使得板顶或板底保护层变薄，从而使楼板出现沿穿管线走向的裂缝。

2.2.5 鋼筋保护层过厚，导致楼板有效高度减少，钢筋应力得不到发挥而使楼板产生裂缝。另外，板底钢筋保护层垫块设置不当或过少，也容易使板底出现裂缝。

2.2.6 施工浇注混凝土时未铺设架板，施工人员在钢筋上踩踏，楼板负筋下移，致使上层钢筋的保护层厚度偏大，使得楼板支座处边沿板顶产生裂缝。

2.2.7 混凝土强度未达到设计要求，楼板混凝土实际强度等级低于设计强度，从而导致混凝土受压不足开裂。

2.2.8 施工时为了赶工期，加快模板周转，拆模过早，或在楼板上过早、过重地堆放材料，使混凝土早期受力而导致楼板开裂。

2.2.9 后浇带处未设置独立支撑体系，先拆后回顶，造成局部贯通裂缝。

2.2.10 在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下，如果模板支撑变形较大，使得楼板在混凝土硬化前，产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响而逐渐开展。

2.2.11 泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性，现浇楼板的塑性裂缝问题比普通混凝土更为突出。

2.2.12 施工过程中，若混凝土浇捣不密实、不均匀、漏振、过振，会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。这种裂缝一般多发生在混凝土浇筑后半个小时到3小时之间。

3 裂缝的防治措施

3.1 合理选取原材料

3.3.1 作为施工单位在订购商品混凝土时，应根据工程的不同部位和性质提出对商品混凝土的质量要求，不能片面压价，追求低价格、低成本而忽视了商品混凝土质量，导致楼面收缩裂缝增多。同时现场应逐车控制好商品混凝土塌落度检测，以保证混凝土的成品质量。

3.3.2 严格控制掺和料的用量，对粉煤灰掺量不得超过水泥用量的15%（GBJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规范4.2.1条），矿粉掺量不超过水泥用量的20%（JGJ55普通混凝土配合比设计规程规程3.0.5-1条）;有条件时，在混凝土中加入纤维等抗裂材料。

3.3.3 钢筋混凝土中的骨料保证级配良好，骨料必须干净，严格控制有机质含量及含泥量（JGJ55普通混凝土配合比设计规程规程5.5条）。细骨料不得采用细砂、特细砂，严禁使用海砂。

3.3.4 对于有抗渗要求的混凝土如屋面混凝土，可在混凝土中掺入适量膨胀剂起到补偿收缩作用，防止裂缝的产生（GB50119-2013混凝土外加剂应用技术规范13.3.1条）。

3.3.5 选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能，提高抗渗性能。

3.3.6 水灰比的控制。在混凝土配合比设计中，在水泥用量相同时尽量降低用水量，减小水灰比，减小混凝土的干缩。

3.2 加强施工管理

3.3.1 施工时必须采取有效措施保证现浇板厚度和钢筋位置的正确。

3.3.2 保证模板及其支撑系统要有足够的刚度，特别是对底层模板支撑点地基要夯实。楼板模板支撑的间距要适宜，使楼板模板刚度与梁模板刚度不至于相差太大。在施工运输频繁经过的楼板模板中适当加强模板支撑系统。

3.3.3 注意对钢筋的保护。钢筋在楼板混凝土中抗拉受力，起着抵抗外荷载产生的弯矩、防止混凝土收缩和抵抗温差应力防止发生温差裂缝的作用，这一作用必须在钢筋上下有合理的保护层。

3.3.4 楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小马凳，其横向间跨不应大于700mm（即每平方米不得少于2只），特别是对于φ8一类细小钢筋，小马凳的间距应控制在600mm以内（即每平方米不得少于3只）。

3.3.5 尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管预埋应及时穿插，做到不留或少留尾巴，以减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。

3.3.6 安排足够数量的钢筋工在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修，特别是支座端部受力最大处以及楼面裂缝最易发生处（四周阳角处、预埋线管处以及大跨度房间）应重点检查和修复。

3.3.7 混凝土工在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，应铺设临时性活动跳板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。

3.3.8 预埋管线敷设应有可靠合理的固定措施，使之从板件中部穿越，避免在同一位置布置多条管线。当预埋线管直径较大，开间宽度较大，且线管的敷设走向重合时，增设抗裂短钢筋，采用Φ6钢筋，间距≤100。

3.3.9 坍落度的控制。商品混凝土要严格控制混凝土坍落度， 坍落度应控制在150～180㎜。到施工现场后应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度，对坍落度大的混凝土车坚决退场，以保证混凝土半成品的质量。同时应控制混凝土车运输、停留时间， 避免因运输、停留时间过长， 减少坍落度损失。

3.3.10 混凝土浇筑时，布料、振捣要均匀，不得漏振或过振。对泵送混凝土在浇筑后1～1.5小时最好复振，防止早期塑性沉降裂缝的产生，并注意观察。若出现裂缝，要及时用木毛蟹拍打、抹平、搓毛。

3.3.11 混凝土浇筑后，适当的二次抹面，可以控制混凝土初凝后出现的细微干缩裂缝的进一步开展，并使之缝合，从而可以大大降低裂缝发生的几率。

3.3.12 早期养护，加强对混凝土浇筑后的养护工作。刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，可采用覆盖保湿的办法创造适宜的潮湿条件防止混凝土表明脱水而产生干缩裂缝。

3.3.13 加强混凝土楼板的养护监督，混凝土应在浇筑以后12h内进行覆盖和浇水，当气温在20℃左右时每天应浇4次;气温在25℃以上时应浇6次;气温低于5℃时，应停止浇水改用塑料薄膜覆盖养护，以防治温度收缩裂缝产生。现浇楼板浇筑后，应留技术间歇，期间现浇板面不得堆放重物。

3.3.14 加强粉煤灰混凝土养护，保持混凝土表面湿润，通常潮湿养护14d，热天或干燥气候潮湿养护不得少于21d。应保持混凝土在潮湿环境下凝结硬化。冬季施工不宜采用粉煤灰混凝土配合比，因为冬季气温低，不利于粉煤灰的火山灰反应。

3.3.15 成品保护，加强浇筑后混凝土成品保护工作。混凝土浇筑后必须要有一定的保护时间， 混凝土浇筑完后， 待混凝土强度达到1.2N/mm2以后（一般不宜≤24h），方可允许在混凝土表面进行下一道工序的施工。这也同时要求主体结构施工速度不能强求过快，必须有合理的施工时间。

3.3.16 施工期间不要过早拆除楼板的模板支架。必要时可在拆除模板后在适当位置上安装回头顶。一般为浇筑混凝土完成后14天开始拆除模板。

3.3.17 吊运或传递上来的材料应尽量分散就位，不得过多地集中堆放，以减少楼面集中荷重。施工机具和材料不要集中堆放在一块楼板上，避免造成较大的荷载使还未达到强度的混凝土楼板产生裂缝。

4 結语

混凝土裂缝的出现，不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真对待，采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定。现浇混凝土裂缝的产生原因及预防措施应是多方面的，住宅建筑现浇混凝土的开裂是多种因素共同作用的结果，混凝土产生裂缝不是不可以避免的，其有害程度是可以控制的。只要从材料和现场施工管理等方面，做到严格控制和规范施工，就一定能够把现浇板的宏观裂缝宽度控制在规范以内。

参考文献

[1] 《混凝土裂缝控制中的材料选择》孙跃生仲朝明谷政学丁宁编著.

[2] 《混凝土结构的裂缝与对策》冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇编著.

[3] 《混凝土的可见与不可见的裂缝》（美）理查德W伯罗斯著.

[4] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2015）.

[5] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）.