袁強(qiáng)

摘要：我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了建筑業(yè)的快速、持續(xù)的發(fā)展?；炷烈蚱淙〔膹V泛，價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高，可澆注成各種形狀，并且耐火性好，不易風(fēng)化，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料之一。而隨著商品混凝土的誕生，由于其施工方便快捷，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，同時(shí)又可減少噪音，保護(hù)環(huán)境等綜合優(yōu)點(diǎn)，更是把混凝土推向了一個(gè)頂峰。本文針對(duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行各種問(wèn)題進(jìn)行分析，并在實(shí)際建筑過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出解決方案。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫問(wèn)題；分析

0 前言

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問(wèn)題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無(wú)害裂縫，對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通，最終形成我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的宏觀裂縫，也就是混凝土工程中常說(shuō)的裂縫。

1 裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)件的影響

混凝土建筑和構(gòu)件通常都是帶縫工作的，由于裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴(yán)重者將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明，在混凝土工程中裂縫問(wèn)題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。但在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

2 目前狀況及存在問(wèn)題

由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴(kuò)展開(kāi)始的，因此人們對(duì)裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的。早在1932年，前蘇聯(lián)一位教授的鋼筋混凝土強(qiáng)度理論就指出，如正常配筋受彎構(gòu)件的破壞狀態(tài)是指受拉區(qū)鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土到達(dá)受彎的抗壓強(qiáng)度，此狀態(tài)稱為承載力極限狀態(tài)。裂縫擴(kuò)展，受壓區(qū)塑性不斷發(fā)展，最后達(dá)到完全破壞。因此，很多大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅僅自重就超過(guò)了極限荷載的30%，在此條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶有輕微裂紋是完全正常的，結(jié)構(gòu)是安全的，恐懼是不必要的。

但是近年來(lái)大量裂縫的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系，通過(guò)大量的調(diào)查與實(shí)測(cè)研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致裂縫，統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。

3 產(chǎn)生裂縫問(wèn)題的原因分析

在施工和使用過(guò)程中，引起建筑混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的原因很多，當(dāng)發(fā)生溫度和濕度變化、結(jié)構(gòu)受荷、地基不均勻沉降、施工方式不當(dāng)時(shí)，都非常容易產(chǎn)生裂縫，具體原因有以下幾方面：

3.1 設(shè)計(jì)原因

設(shè)計(jì)構(gòu)造在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開(kāi)洞、留槽引起應(yīng)力集中；在構(gòu)造處理不當(dāng)時(shí)，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如果沒(méi)有設(shè)置附加箍筋或附加吊筋；以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

結(jié)構(gòu)承受的約束作用分內(nèi)約束（自約束）和外約束兩類。在約束狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)首先要求有變形的余地，如結(jié)構(gòu)能滿足此要 求，不再產(chǎn)生約束應(yīng)力。如結(jié)構(gòu)沒(méi)有條件滿足此要求，則必然產(chǎn)生約束應(yīng)力，超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致開(kāi)裂。

3.2 地基變形原因

地基變形原因裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致，此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°-45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

3.3 施工原因

施工方面施工工藝不當(dāng)是造成鋼筋混凝土開(kāi)裂的另一個(gè)主要原因。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多，主要有：

①水泥、砂、石等質(zhì)量不好是引起裂縫較常見(jiàn)的因素。若工程上用了這些不合格的材料就會(huì)導(dǎo)致“豆腐渣工程”，所以說(shuō)只有把好材料的質(zhì)量關(guān)，工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。

②混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是成型后混凝土的均勻性和密實(shí)程度。因此混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

③水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因?；炷琉B(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫關(guān)系密切。早期表面干燥可使其內(nèi)外溫度較大更容易產(chǎn)生裂縫。

④模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過(guò)早拆模等都有可能造成混凝土開(kāi)裂。施工過(guò)程中，鋼筋表面污染，混凝土保護(hù)層太大或太小，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。

3.4 荷載原因

結(jié)構(gòu)受荷在施工中和使用中由于結(jié)構(gòu)受荷都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉應(yīng)力值過(guò)大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見(jiàn)的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30-40%的設(shè)計(jì)荷載，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺(jué)，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2-0.3mm，對(duì)那些寬度超過(guò)規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許開(kāi)裂的構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫則是有害的，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。

3.5 溫濕度原因

當(dāng)溫度變化時(shí)，由于材料熱脹冷縮，各部分構(gòu)件將產(chǎn)生各自不同的變形，引起彼此制約而產(chǎn)生應(yīng)力。普通混凝土在空氣中硬結(jié)，濕度發(fā)生變化時(shí)，體積會(huì)有所收縮，由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在早期混凝土強(qiáng)度較低時(shí)，混凝土收縮值最大。因此，若構(gòu)件早期養(yǎng)護(hù)不良，極易產(chǎn)生收縮裂縫。

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3.6 收縮原因

根據(jù)收縮的類型的不同又可分為干縮和塑性收縮兩類，干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。塑性原因收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋夯炷猎诮K凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等。

3.7 化學(xué)反應(yīng)原因

混凝土拌和后會(huì)產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開(kāi)裂。這種裂縫一般出現(xiàn)中混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。

4 結(jié)束語(yǔ)

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

參考文獻(xiàn)

[1]商品混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施—科技咨詢—建筑科學(xué)

[2]王鐵龍 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[3]陳志源 土木工程材料（第2版） 武漢理工大學(xué)出版社

[4]莫建雄.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)（下半月），2009.

[5]李晶.商品混凝土裂縫成因分析及預(yù)控措施[J].安徽建筑