摘要: 分析混凝土裂縫缺陷產(chǎn)生的原因，研究得出裂縫的防治辦法.
關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆混凝土 裂縫 成因 防治 處理
中圖分類號(hào):U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673－1816(2007)02－0068－04
鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種受力性能完全不同的材料組成。這兩種性質(zhì)不同的材料之所以能有效地結(jié)合在一起共同工作，主要是由于混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好粘結(jié)力，使兩者可靠的結(jié)合在一起，從而保證在外荷載的作用下，鋼筋與混凝土能夠共同變形。其次鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)的數(shù)值頗為接近(鋼為1.2×10-5，混凝土為1.0－1.5×l0-5)，當(dāng)溫度變化時(shí)，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞兩者之間的粘結(jié)。混凝土因具有耐久性、耐火性、整體性、可模性、就地取材、節(jié)約鋼材等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在國內(nèi)外的工程建設(shè)中均得到廣泛的應(yīng)用。但由于混凝土抗拉強(qiáng)度比其抗壓強(qiáng)度低得多，由于多種內(nèi)在或外在原因往往導(dǎo)致混凝土開裂。為最大限度地避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，筆者結(jié)合在工作中的實(shí)踐體會(huì)，就混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生原因及防治處理對(duì)策談幾點(diǎn)粗淺的看法。
1 控制混凝土裂縫的理由
截面受有拉應(yīng)力的鋼筋混凝土構(gòu)件在正常使用階段出現(xiàn)裂縫是難免的，而一般的工業(yè)與民用建筑也都允許帶裂工作，但基于下述理由應(yīng)控制裂縫形成及裂縫寬度。
1.1外觀要求
外觀是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要因素。裂縫開展過寬有損結(jié)構(gòu)的外觀，令人產(chǎn)生不安全感。裂縫最大允許寬度一般不應(yīng)超過0.25－0.3mm。
1.2耐久性要求
影響耐久性的決定因素是結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件(即是否有水分、氧和氯等侵蝕性介質(zhì)存在)和混凝土的滲透性。
2 裂縫產(chǎn)生的原因
在一般的工業(yè)與民用建筑中，混凝土裂縫主要表現(xiàn)有以下幾種形式:表面龜裂與星形裂縫;現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的裂縫;大體積混凝土的裂縫;懸挑結(jié)構(gòu)的斷裂和傾覆。當(dāng)混凝土構(gòu)件受到彎矩、剪力、拉力和扭矩等荷載效應(yīng)作用時(shí)，或由于基礎(chǔ)不均勻沉降、混凝土收縮和溫度作用而產(chǎn)生的外加變形受到鋼筋或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件約束時(shí)，或因鋼筋銹蝕而體積膨脹時(shí)，混凝土便產(chǎn)生拉應(yīng)力，該拉應(yīng)力超過起其抗拉強(qiáng)度時(shí)即開裂。凍融和化學(xué)作用等也往往導(dǎo)致混凝土開裂。此外，施工過程控制不到位人為引起混凝土裂縫。
2.1荷載效應(yīng)作用引起的裂縫
混凝土構(gòu)件受到彎矩、剪力、拉力和扭矩等荷載效應(yīng)作用產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。原因有:設(shè)計(jì)計(jì)算階段結(jié)構(gòu)計(jì)算不合理;施工階段不加限制地堆放施工機(jī)具材料及施工不當(dāng);使用階段超出了設(shè)計(jì)載荷要求;非承重結(jié)構(gòu)在二次裝修中承重等。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因，多屬張拉、劈裂、剪切性質(zhì)。原因有:結(jié)物的實(shí)際工作狀態(tài)與常規(guī)計(jì)算有出入;有些構(gòu)件難以進(jìn)行準(zhǔn)確模擬計(jì)算等原因。
2．2基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫
由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。主要原因有:結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大;地基處理質(zhì)量不符合規(guī)范要求;地質(zhì)勘察精度不夠;結(jié)構(gòu)荷載差異太大;建筑物建成后，原有地基條件變化等均可能造成不均勻沉降。
2.3收縮引起的裂縫
塑性收縮和縮水收縮是發(fā)生混凝土收縮裂縫的主要原因?；炷潦湛s裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，形狀沒有任何規(guī)律。產(chǎn)生這種原因的主要因素有:水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量;骨料品種;水灰比;養(yǎng)護(hù)方法:外界環(huán)境等。
2.4溫度變化引起的裂縫
溫度變化會(huì)引起材料的熱脹冷縮，當(dāng)約束條件下溫度變形引起的溫度應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。主要因素有:年溫差、日照、內(nèi)外溫度不均、冬季施工措施不當(dāng)及火災(zāi)等。
2.5鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受到炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，引起鋼筋表面氧化膜破壞，發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長2－4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)混凝土開裂，產(chǎn)生裂縫。
2.6凍融和化學(xué)作用引起的裂縫
大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，同時(shí)混凝土中的過冷水使膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失可達(dá)30%~50%。
2.7施工質(zhì)量引起的裂縫
施工材料引起的裂縫主要是由于配置的混凝土所采用的材料質(zhì)量不合格所導(dǎo)致的。而施工工藝質(zhì)量引起的裂縫，主要是在混凝土攪拌、結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫。
3 現(xiàn)澆混凝土裂縫的防治辦法
由于混凝土裂縫在施工過程中經(jīng)常發(fā)生，施工人員應(yīng)該學(xué)會(huì)根據(jù)不同的裂縫形式的防治辦法。根據(jù)上述裂縫產(chǎn)生的原因，從以下幾個(gè)方面提出裂縫的防治辦法。
3.1設(shè)計(jì)方面
一般來講，設(shè)計(jì)人員從結(jié)構(gòu)安全的角度，均進(jìn)行了混凝土構(gòu)件抗裂、變形和裂縫寬度的計(jì)算。但在施工實(shí)際過程當(dāng)中，由于各方面的原因，通常導(dǎo)致鋼筋布置不合理、混凝土保護(hù)層留置不當(dāng)、土力學(xué)考慮不全面、地質(zhì)勘探有誤、地基處理方案偏差等造成混凝土裂縫。適當(dāng)?shù)呐浣盥士商岣呋炷翗O限拉伸，較細(xì)較密配筋可提高混凝土抗裂能力。合理的地基處理方案可以有效避免地基不均勻沉降。
3.2混凝土材料和配合比方面
水泥的性能指標(biāo)如收縮率、凝結(jié)時(shí)間、水化熱等均要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求慎重選擇水泥的廠家、標(biāo)號(hào)。一般來講，盡量不用收縮率大的水泥，采用水化熱低的水泥如大壩水泥、礦渣水泥:在保證混凝土強(qiáng)度的情況下，使用粉煤灰等摻合料代替部分水泥。混凝土骨料砂石含泥量越高，混凝土越容易開裂。要嚴(yán)格按現(xiàn)行的《施工規(guī)范》要求控制砂石的含泥量。同時(shí)，骨料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，結(jié)合地方實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，選用級(jí)配合理的骨料，嚴(yán)格控制細(xì)砂和粉塵超標(biāo)的石子使用。混凝土中的水灰比不合理，降低了混凝土的早期強(qiáng)度，也容易產(chǎn)生收縮裂縫，施工時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土的水灰比?；炷劣盟獓?yán)格按照施工規(guī)范要求選用生活用水和潔凈水，嚴(yán)禁使用污水和工業(yè)廢水。合理選用混凝土配比，合理的配比不但節(jié)約成本，而且是防治混凝土裂縫的重要途徑?？刂苹炷林泻奥?，含砂率每增加1%，用水量要增加2%，相應(yīng)握裹的水泥也要增加，采用細(xì)砂的水泥用量配制同標(biāo)號(hào)混凝土，要比用中粗砂的量大。
3.3施工方面
施工組織不當(dāng)是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要體現(xiàn)。在基礎(chǔ)施工階段，由于對(duì)地基軟弱層沒有正確處理，還有地基處理時(shí)沒有按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范施工導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降進(jìn)而導(dǎo)致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。如，基礎(chǔ)換填砂、石夯實(shí)不達(dá)標(biāo)或檢驗(yàn)出現(xiàn)誤差;樁基礎(chǔ)質(zhì)量問題:挖孔樁沒有挖到設(shè)計(jì)深度:沒有進(jìn)行鏟探導(dǎo)致地下有墓穴或孔洞等。在混凝土施工階段，由于人為問題導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。施工時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行隱蔽工程檢查制，鋼筋、模板符合設(shè)計(jì)要求時(shí)才能澆筑混凝土。澆筑混凝土應(yīng)設(shè)馬凳、架板，禁止踩踏鋼筋，小車料斗不能壓在鋼筋和新筑混凝土上。冬季施工要按照冬季施工規(guī)范采取相應(yīng)的措施。在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免過多吸收水分，澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度降低混凝土澆筑溫度，如使用地下水，加冰屑、緩凝劑、減水劑等是防止混凝土開裂的有效措施。大體積混凝土多采用冷水進(jìn)行拌制混凝土，并對(duì)砂石澆灑冷水，將混凝土的入模溫度控制在20－22℃以內(nèi)?？刂苹炷吝\(yùn)輸及澆筑高度。合理選用模板，在考慮經(jīng)濟(jì)的同時(shí)要考慮模板的剛度及支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性，控制拆模時(shí)間。
3.4養(yǎng)護(hù)方面
為了保證混凝土有適宜的硬化條件，使其強(qiáng)度不斷增長，防止產(chǎn)生不正常的收縮和脫水，必須在一定時(shí)期內(nèi)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，特別是混凝土的硬化初期，防止養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、沒有覆蓋，導(dǎo)致表面游離水蒸發(fā)過快，產(chǎn)生急劇的體積收縮?；炷翝菜B(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)采用硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于14d。有效覆蓋，防止夏天暴曬時(shí)驟降暴雨，使混凝土迅速降溫造成裂縫。
4 混凝土裂縫處理
混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，有的破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低結(jié)構(gòu)剛度，影響結(jié)構(gòu)承載力，有的雖無多大影響，但會(huì)引起鋼筋銹蝕，降低耐久性，或發(fā)生滲漏，影響使用。因此，應(yīng)區(qū)別情況，及時(shí)進(jìn)行處理。
4.1對(duì)承載力無影響的裂縫處理
表面修補(bǔ)處理法。包括表面涂抹水泥砂漿、表面涂抹環(huán)氧膠泥或環(huán)氧粘貼玻璃布和表面鑿槽嵌補(bǔ)。
4.2對(duì)承載力有一定影響或有防水防滲要求的裂縫處理
內(nèi)部修補(bǔ)法。主要有水泥灌漿和化學(xué)灌漿。
4.3對(duì)承載力有較大影響的裂縫處理
(1)箍加固法 。適合于補(bǔ)強(qiáng)梁內(nèi)特長箍筋及彎起筋不足，抗剪達(dá)不到要求的情況。用扁鋼或圓鋼制成垂直或斜形的鋼箍，套入鋼板后用螺母擰緊。也可采用由兩個(gè)U形鋼箍套上后焊接，然后打入金屬楔緊。
(2)貼加固法 。將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件混凝土裂縫部位表面，使鋼板與混凝土連接成整體共同工作。
混凝土出現(xiàn)裂縫，通常情況下是允許的，不會(huì)影響使用安全。但一些較重、明顯的裂縫，會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生銹蝕，從而整體上影響結(jié)構(gòu)的安全性。裂縫出現(xiàn)后，要查明原因，及時(shí)予以科學(xué)處理，同時(shí)，在具體施工中，要多觀察、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施進(jìn)行處理，混凝土裂縫是可避免的。
