陳國榮

摘要：茂名市金碧花園A、B棟商住樓，地上8層地下1層，總建筑面積27069m²。本文分析商住樓地下空間結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的幾種原因。提出從材料、設(shè)計(jì)施工和維護(hù)方面控制裂縫的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：商住樓結(jié)構(gòu)裂縫控制

0引言

結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，引起裂縫有兩大類原因，一種由外荷載(如靜、動(dòng)荷載)的直接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，其機(jī)率約10-20％；一種是結(jié)構(gòu)因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫，其機(jī)率約80-90％.裂縫發(fā)生與材料、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)有關(guān)，現(xiàn)對(duì)地下空間結(jié)構(gòu)裂縫控制與原因作以下分析：

1材料缺陷

在變形裂縫中收縮裂縫占有80-90％的比例，從砼的性質(zhì)來說大概有幾種：

1.1干燥收縮研究表明。水泥加水后變成水泥硬化體，其絕對(duì)體積減小。每100克水泥水化后的化學(xué)減縮值為7-9ml，如鹼水泥用量為350kg／m²，則形成孔縫體積約25～30L/m³之巨。這是砼抗拉強(qiáng)度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明，每100克水泥漿體可蒸發(fā)水約6ml，如砼水泥用量為350kg／m³，當(dāng)砼在干燥條件下，則蒸發(fā)水量達(dá)211m30毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砼產(chǎn)生“毛細(xì)收縮”。由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1～0.2％；砼的干縮值為0.04～0.06％.而砼的極限拉伸值只有0.01-0.02％，故易引起干縮裂縫。

1.2溫差收縮水泥水化是個(gè)放熱過程，其水化熱為165-250焦?fàn)枺耍S砼水泥用量提高，其絕熱溫升可達(dá)50-80℃。研究表明，當(dāng)砼內(nèi)外溫差10℃時(shí)，產(chǎn)生的冷縮值E C=AT／a=10／110-5=0.01％，如溫差為20~30℃時(shí)，其冷縮值為0.02～0.03％，當(dāng)其大干砼的極限拉伸值時(shí)，則引起結(jié)構(gòu)開裂。

1.3塑性收縮砼初凝之前出現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā)，引起失水收縮，此時(shí)骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形，它發(fā)生在砼終凝之前的塑性階段，故稱為塑性收縮。其收縮量可達(dá)1％左右。在砼表面上，特別在抹壓不及時(shí)和養(yǎng)護(hù)不良的部位出現(xiàn)龜裂。寬度達(dá)1-2mm。屬表面裂縫。水灰比過大，水泥用量大，外加劑保水性羞，租骨料少，振搗不良。環(huán)境溫度高，表面失水大等都能導(dǎo)致砼塑性收縮而發(fā)生表面開裂現(xiàn)象。

1.4自生收縮密封的砼內(nèi)部相對(duì)濕度隨水泥水化的進(jìn)展而降低，稱為自干燥。白干燥造成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓，因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼由于毛細(xì)孔隙中貯存大量水分，自干燥引起的收縮壓力較小，所以自生收縮值較低而不被注意。但是。低水灰比的高性能砼則不同，早期強(qiáng)度較高的發(fā)展率會(huì)使自由水消耗較快，以至使孔體系中的相對(duì)濕度低于80％，而外界水泥很難滲入補(bǔ)充，在這種條件下開始產(chǎn)生自干收縮。問題的要害是：砼自收縮過程開始于水化速率處于高潮階段的頭幾天，濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫，隨后引發(fā)內(nèi)部微裂縫，若砼變形受到約束，則進(jìn)一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標(biāo)號(hào)砼容易開裂的主要原因之一。

1.5減水劑的影響在《鹼減水劑》規(guī)范GB138076-97中規(guī)定摻減水劑的砼與基準(zhǔn)砼的收縮比＜135％。研究表明，摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的，一般是木鈣減水劑《萘磺酸鹽減水劑》三聚氰胺減水劑《氨基磺酸減水劑>聚丙烯酸減水劑。這說明商品砼澆筑的結(jié)構(gòu)開裂機(jī)率大與減水劑帶來負(fù)面影響有關(guān)。其機(jī)理尚不清楚。

以上是從水泥砼物理化學(xué)特性分析其各種收縮現(xiàn)象，早期塑性收縮會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表面裂縫，砼進(jìn)入硬化階段后，砼水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差收縮和干燥收縮(包括自干收縮)，這是誘發(fā)裂縫的主要原因。近十年大量使用商品砼開裂增加，除與單方砼水泥和摻合料用量增加外。減水劑增加砼收縮值變形的負(fù)面影響也是一個(gè)重要因素。

1.6砼后期膨脹出現(xiàn)裂縫。主要是：①水泥中游離caO過高。ca(OH)：體積膨脹所致；②水泥中Mg0過高，Mg coH)：體積膨脹所致i③水泥和外加劑堿含量過高，與集科中活性硅等發(fā)生堿一集料反應(yīng)所致；④有害離子Cl-、S04=、Mg++等侵入砼內(nèi)部，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。

2設(shè)計(jì)問題

鋼筋砼結(jié)構(gòu)是由砼和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)地基情況，靜、動(dòng)荷載、環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等控制荷載裂縫。這里不作討論。從國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范可知，對(duì)結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問題，客觀上存在兩類學(xué)派：

第一類，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定很靈活，沒有驗(yàn)算裂縫的明確規(guī)定。設(shè)計(jì)方法留給設(shè)計(jì)人員自由處理?；旧喜扇　傲蚜司投?、堵不住就排”的實(shí)際處理手法。

第二類，設(shè)計(jì)規(guī)范有明確規(guī)定，對(duì)于荷載裂縫有計(jì)算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制。對(duì)于變形裂縫沒有計(jì)算規(guī)定，只按規(guī)范留伸縮縫，即留縫就不裂的設(shè)計(jì)原則。

控制裂縫應(yīng)該防患于未然，首先盡量預(yù)防有害裂縫。重點(diǎn)在防。我國結(jié)構(gòu)工程向長(zhǎng)大化、復(fù)雜化發(fā)展，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)向C40～C60發(fā)展，設(shè)計(jì)師多注重結(jié)構(gòu)安全，而對(duì)變形裂縫控制考慮不周。這也是結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生增多的原因之一。

3施工管理問題

砼配合比設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，水泥與外加劑是否相適應(yīng)。砂石級(jí)配及其含泥量是否符合規(guī)范要求，砼坍落度控制是否合理，這些都影響到砼的質(zhì)量及其收縮變形。

砼澆筑震搗不均勻密實(shí)，施工縫和細(xì)部處理馬虎，會(huì)帶來結(jié)構(gòu)開裂的后患：過震則使浮漿過厚，抹壓又不及時(shí)，則砼表面出現(xiàn)塑性裂縫，十分難看。

邊墻拆摸板過早(1～3d)，砼水化熱正處于高峰，內(nèi)外溫差最大；砼易“感冒”開裂。砼養(yǎng)護(hù)十分重要，但許多施工單位忽視這一環(huán)節(jié)，尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護(hù)不到位，容易產(chǎn)生收縮裂縫。

4有害裂縫與無害裂縫

裂縫按其形狀分為表面的、貫穿的、縱向的和橫向的等等。裂縫形狀與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)有直接關(guān)系。裂縫分為愈合、閉合、運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的等。例如寬度0.1～0.2mm裂縫，開始有些滲漏，水通過裂縫同水泥結(jié)合。形成氨氧化鈣和C-S-H凝膠，經(jīng)一段時(shí)間裂縫自愈不滲了。有的裂縫在壓應(yīng)力作用下閉合了。有的裂縫在周期性溫差和周期性反復(fù)荷載作用下產(chǎn)生周期性的擴(kuò)展和閉合，稱為裂縫的運(yùn)動(dòng)，但這是穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。有些裂縫產(chǎn)生不穩(wěn)定的擴(kuò)展，視其擴(kuò)展部位，應(yīng)考慮加固措施。

根據(jù)國內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)試驗(yàn)資料，砼最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)大致如下：無侵蝕介質(zhì)無防滲要求，0.3～0.4mm，輕微侵蝕，無防滲要求，0.2～0.3mm，嚴(yán)重侵蝕，有防滲要求，0.1～0.2mm。

判斷裂縫有害還是無害，首先視它是否有害結(jié)構(gòu)安全和耐久性，其次是否影響使用功能(如防水，防潮)。例如地下和水TT程，小于0.1～0.2mm裂縫視為無害裂縫，作簡(jiǎn)單表面封閉即可，再作柔性防水層就更保險(xiǎn)了。樓面裂縫0.3～0.4mm，對(duì)結(jié)構(gòu)是安全，視為無害裂縫?？刹蛔魈幚?。對(duì)于受力的梁、柱，涉及結(jié)構(gòu)安全，裂縫要妥當(dāng)處理。

既然變形裂縫一般不影響承載力，但它防水問題就值得研究了。根據(jù)工程調(diào)查，由裂縫引起的各種不利后果中。滲漏水占60％。水分子的直徑約0.310-6mm，可穿過任何肉眼可見的裂縫，從理論上講防水結(jié)構(gòu)物是不允許裂縫的，但實(shí)際情況不是這樣，工程實(shí)踐表明，裂縫寬0.2mm，開始漏水量5Uh，一年后只有10mL／h，這說明裂縫逐漸自愈。當(dāng)然，對(duì)有滲水裂縫要及時(shí)處理，這并不是難題。