混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防治措施
發(fā)布時(shí)間：2012-07-25 共1頁(yè)
摘要：文章采用理論與工作實(shí)踐相結(jié)合的形式，主要從外荷載、溫度、混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外界環(huán)境影響等方面對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行分類，并就混凝土原材料、組成設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)條件、施工工藝等方面進(jìn)行探討，分析混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的影響因素及產(chǎn)生原因，從而提出混凝土裂縫的合理防治措施及治理方法，確保整個(gè)工程質(zhì)量的安全、穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；成因；防治措施
近年來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用過(guò)程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。混凝土開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。
1、混凝土裂縫種類及成因分析
實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，比如：溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)）等。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
1.1外荷載引起裂縫
①設(shè)計(jì)計(jì)算階段，計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。
②施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。
1.2溫度裂縫混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會(huì)出現(xiàn)裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。
1.3收縮裂縫收縮是砼的一個(gè)主要特性，對(duì)砼的性能有很大影響。產(chǎn)生收縮裂縫的原因，一般認(rèn)為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀，很少交叉。常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構(gòu)件，砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物，影響更大。
1.4塑性裂縫塑性裂縫是混凝土硬化以前形成的裂縫，塑性裂縫根據(jù)成因的原理分為塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫。塑性沉降裂縫是混凝土硬化前因骨料等比重大的顆粒下沉，豎向體積縮小而產(chǎn)生的塑性變形裂縫，塑性收縮裂縫是指澆筑后還處于塑性狀態(tài)的混凝土當(dāng)表面受風(fēng)吹日曬的影響發(fā)生劇烈的溫度變化時(shí)，由于其內(nèi)部的溫度變化很小，內(nèi)外形成了很大的溫差，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。
2、裂縫產(chǎn)生的影響因素采集者退散
2.1組成材料的影響
2.1.1水泥的影響水泥的安定性、強(qiáng)度和含堿量的高低等會(huì)導(dǎo)致混凝土的裂縫產(chǎn)生。
①安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)，造成混凝土抗拉強(qiáng)度的下降。
②水泥的強(qiáng)度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。
③當(dāng)水泥含堿量較高（如超過(guò)0.6%），同時(shí)使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產(chǎn)生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。
2.1.2砂、石骨料的影響
①砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量。
②砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。
2.1.3外加劑、摻和料的影響首先，混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質(zhì)含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)。
2.2混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。有關(guān)試驗(yàn)資料顯示：用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。
2.3施工方面的影響
2.3.1施工條件的影響施工現(xiàn)場(chǎng)，骨料一般露天堆放，夏季高溫時(shí)，運(yùn)達(dá)工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時(shí)還要經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸才能到達(dá)澆筑點(diǎn)，這樣澆筑的混凝土構(gòu)件常因內(nèi)外溫差過(guò)大而在凝結(jié)硬化早期出現(xiàn)溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。或運(yùn)輸時(shí)漏漿改變了漿骨比、運(yùn)距較遠(yuǎn)而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。
2.3.2施工質(zhì)量的影響
①混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。
②混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，
③混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。
④溫度控制設(shè)計(jì)不合理，澆筑溫度過(guò)高，通水冷卻不及時(shí)，對(duì)水化熱計(jì)算不準(zhǔn)，新澆混凝土氣溫驟降又無(wú)保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，從而產(chǎn)生溫度裂縫。
⑤混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
2.4養(yǎng)護(hù)條件的影響?zhàn)B護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼硬化正常，不會(huì)開(kāi)裂，但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場(chǎng)砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，砼開(kāi)裂可能性就越小。
3、混凝土裂縫的防治措施
③混凝土的降溫和保溫工作：對(duì)于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問(wèn)題。采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。
⑤對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。
⑥夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。
綜上所述，對(duì)于混凝土裂縫的控制是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當(dāng)今我們對(duì)混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學(xué)的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問(wèn)題將會(huì)逐漸得以圓滿地解決。
關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；成因；防治措施
近年來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用過(guò)程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。混凝土開(kāi)裂可以說(shuō)是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。
1、混凝土裂縫種類及成因分析
實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因，比如：溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)）等。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
1.1外荷載引起裂縫
①設(shè)計(jì)計(jì)算階段，計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。
②施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。
1.2溫度裂縫混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會(huì)出現(xiàn)裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。
1.3收縮裂縫收縮是砼的一個(gè)主要特性，對(duì)砼的性能有很大影響。產(chǎn)生收縮裂縫的原因，一般認(rèn)為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產(chǎn)生的裂縫。多為規(guī)則的條狀，很少交叉。常發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發(fā)生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構(gòu)件，砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構(gòu)筑物，影響更大。
1.4塑性裂縫塑性裂縫是混凝土硬化以前形成的裂縫，塑性裂縫根據(jù)成因的原理分為塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫。塑性沉降裂縫是混凝土硬化前因骨料等比重大的顆粒下沉，豎向體積縮小而產(chǎn)生的塑性變形裂縫，塑性收縮裂縫是指澆筑后還處于塑性狀態(tài)的混凝土當(dāng)表面受風(fēng)吹日曬的影響發(fā)生劇烈的溫度變化時(shí)，由于其內(nèi)部的溫度變化很小，內(nèi)外形成了很大的溫差，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。
2、裂縫產(chǎn)生的影響因素采集者退散
2.1組成材料的影響
2.1.1水泥的影響水泥的安定性、強(qiáng)度和含堿量的高低等會(huì)導(dǎo)致混凝土的裂縫產(chǎn)生。
①安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)，造成混凝土抗拉強(qiáng)度的下降。
②水泥的強(qiáng)度不夠，水泥受潮或超期，使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。
③當(dāng)水泥含堿量較高（如超過(guò)0.6%），同時(shí)使用含堿活性的骨料，在混凝土拌和中產(chǎn)生堿離子，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。
2.1.2砂、石骨料的影響
①砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量。
②砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。
2.1.3外加劑、摻和料的影響首先，混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重增加混凝土收縮。其次，外加劑、摻和料的氯化物等雜質(zhì)含量較高，可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)。
2.2混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)龋@幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。有關(guān)試驗(yàn)資料顯示：用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。
2.3施工方面的影響
2.3.1施工條件的影響施工現(xiàn)場(chǎng)，骨料一般露天堆放，夏季高溫時(shí)，運(yùn)達(dá)工地的水泥、砂、石常是滾燙的，攪拌后有時(shí)還要經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸才能到達(dá)澆筑點(diǎn)，這樣澆筑的混凝土構(gòu)件常因內(nèi)外溫差過(guò)大而在凝結(jié)硬化早期出現(xiàn)溫度裂縫。再者，在高空澆注混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值增大，可導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。或運(yùn)輸時(shí)漏漿改變了漿骨比、運(yùn)距較遠(yuǎn)而受烈日照射或雨淋改變了水灰比。
2.3.2施工質(zhì)量的影響
①混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。
②混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，
③混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。
④溫度控制設(shè)計(jì)不合理，澆筑溫度過(guò)高，通水冷卻不及時(shí)，對(duì)水化熱計(jì)算不準(zhǔn)，新澆混凝土氣溫驟降又無(wú)保溫措施或保溫效果太差，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，從而產(chǎn)生溫度裂縫。
⑤混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。
2.4養(yǎng)護(hù)條件的影響?zhàn)B護(hù)條件對(duì)裂縫的出現(xiàn)有著關(guān)鍵的影響。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼硬化正常，不會(huì)開(kāi)裂，但只適用于試塊或是工廠的預(yù)制件生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場(chǎng)砼養(yǎng)護(hù)越接近標(biāo)準(zhǔn)條件，砼開(kāi)裂可能性就越小。
3、混凝土裂縫的防治措施
③混凝土的降溫和保溫工作：對(duì)于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問(wèn)題。采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而引起的溫度裂縫。
④避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。
⑤對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。
⑥夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。
綜上所述，對(duì)于混凝土裂縫的控制是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當(dāng)今我們對(duì)混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學(xué)的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高，相信混凝土裂縫問(wèn)題將會(huì)逐漸得以圓滿地解決。
