混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防探討

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工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是比較普遍的現(xiàn)象。不過，結(jié)構(gòu)裂縫大部分是能夠通過設(shè)計手段、施工措施來避免的。本文著重對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及預(yù)防措施作一粗淺的探討。
    一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常見裂縫原因分析
    混凝土抗壓強度較高而抗拉強度很低，約為其抗壓強度的十分之一。當結(jié)構(gòu)受力或溫度、濕度發(fā)生變化時，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，極易產(chǎn)生裂縫。
    1、材料方面。有些構(gòu)件裂縫是由材料質(zhì)量引發(fā)的，如水泥安定性差，兩種水泥混用，砂、石含泥量大，骨料粒徑過小，外加劑質(zhì)量差或加入量過大等。
    2、地基變形。當?shù)鼗l(fā)生不均勻下沉時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部必然產(chǎn)生極大的應(yīng)力。當應(yīng)力超過構(gòu)件抗力時，將不可避免地出現(xiàn)裂縫，裂縫的形狀、方向、寬度決定于地基變形的情況。
    3、設(shè)計方面。構(gòu)造處理不當，主次梁交合處主梁未設(shè)加強箍筋或附加吊筋；大截面梁未設(shè)腰筋；構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中等因素，均可導(dǎo)致構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)。
    4、結(jié)構(gòu)荷載方面。結(jié)構(gòu)因承受荷載而產(chǎn)生裂縫的原因很多，施工中或使用中都可能出現(xiàn)。例如構(gòu)件早期受到震傷，拆除承重模板過早，施工荷載過大，構(gòu)件堆放、運輸、吊裝時，墊木或吊點位置不當，預(yù)應(yīng)力張拉值過大或放張不規(guī)范等，均可能產(chǎn)生裂縫。較為常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下，出現(xiàn)不同程度的裂縫。早期微裂一般不易發(fā)現(xiàn)，規(guī)范規(guī)定有些構(gòu)件允許出現(xiàn)寬度不大于0.3毫米的裂縫。但對裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的，以及不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，則應(yīng)屬于有害裂縫，須加以認真分析，慎重處理。
    5、溫度應(yīng)力裂縫?；炷僚c一般物質(zhì)一樣，具有熱脹冷縮的物理性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)約為1×10-5/℃，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，在構(gòu)件受到約束不能自由變形時，構(gòu)件內(nèi)就會產(chǎn)生附加應(yīng)力，當溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，必將出現(xiàn)裂縫。常見的如現(xiàn)澆屋面板垂直于肋梁方向的裂縫，大體積混凝土表面裂縫、煙囪外壁的豎向裂縫等。
    6、濕度變形裂縫。普通混凝土在空氣中硬結(jié)時，體積會發(fā)生收縮，由此而在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大。因此，若構(gòu)件早期養(yǎng)護不良，極易產(chǎn)生收縮裂縫。這類裂縫，在現(xiàn)澆剪力墻、水池底、壁等工程結(jié)構(gòu)中最為常見。
    7、徐變裂縫。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在內(nèi)應(yīng)力的作用下，除瞬時彈性變形外，其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。據(jù)文獻記載受彎構(gòu)件由于徐變變形的作用，其長期變形值可增加2～3倍，因變形量加大而使拉區(qū)混凝土承受拉應(yīng)力，造成裂縫的出現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件因徐變會產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。此類裂縫常見于受彎構(gòu)件的拉區(qū)，其特征與承受荷載出現(xiàn)裂縫相同。
    8、施工方面。由于施工原因造成裂縫出現(xiàn)的因素很多。如混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護不良或養(yǎng)護時間不夠；水灰比過大、水泥或外加劑加入量過大；攪拌時間不夠、振搗不實；鋼筋表面污染、保護層過小或過大；任意留置施工縫且不按規(guī)定處理；后期施工擾動前期混凝土；構(gòu)件內(nèi)外溫差大，未采取有效措施；在不宜施工的氣候條件下，勉強施工；冬季施工未采取防凍措施等。
    二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施
    1、材料方面。
    1)水泥：根據(jù)工程條件不同，盡量選用水化熱較低、強度較高的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥；
    2)骨料應(yīng)選用粒徑適當、級配合理、無堿性反應(yīng)、有害物質(zhì)及含泥量符合規(guī)定的砂、石材料；
    3)外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑，超長建筑物或構(gòu)筑物可加入微膨脹劑，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量和用水量，減少收縮。
    2、混凝土配料、攪拌及澆筑。1)配合比設(shè)計應(yīng)盡量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計量應(yīng)準確，攪拌時間應(yīng)保證；2)澆筑分層應(yīng)合理，振搗應(yīng)均勻、適度，不得隨意留置施工縫。
    3、設(shè)計方面。
    1)建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡單；控制建筑物的長高比，增強整體剛度和調(diào)整不均勻沉降的能力；
    2)正確設(shè)置沉降縫、變形縫，位置和寬度選擇要適當，構(gòu)造要合理；
    3)磚混結(jié)構(gòu)底層窗臺下應(yīng)采用加筋砌體，洞口較寬的窗臺下宜設(shè)置鋼筋混凝土梁，以防止窗臺因地基沉降產(chǎn)生豎向裂縫；
    4)構(gòu)件配筋要合理，間距要適當。斷面較大的梁應(yīng)設(shè)置腰筋。大跨度、較厚的現(xiàn)澆板，上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋。主梁在集中應(yīng)力處，宜加設(shè)抗剪鋼筋。
    4、施工方面。
    1)加強地基的檢查與驗收，復(fù)雜地基，應(yīng)做補充勘探。異常地基處理必須謹慎，盡可能使其處理后的承載力與本工程正常地基承載力相同或相近；
    2)合理設(shè)置后澆帶，較長的墻、板、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)和主樓與裙房之間等高低層錯落處，均應(yīng)設(shè)置后澆帶。具體要求可由設(shè)計單位確定；
    3)加強混凝土的早期養(yǎng)護，并適當延長養(yǎng)護時間，當柱、墻等構(gòu)件澆水養(yǎng)護有困難或不能保證其表面濕潤時，應(yīng)采用覆蓋保溫材料等做法，以減少混凝土的收縮變形；
    4)大體積混凝土施工，應(yīng)做好溫度測控工作，采取有效的保溫措施，保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不超過規(guī)定(25℃)；
    5)鋼筋綁扎位置要正確，保護層厚度準確，鋼筋表面應(yīng)潔凈，鋼筋代換必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響。