鋼筋混凝土裂縫的預防和控制

　　摘要：混凝土在現代工程建設中占有重要地位，然而混凝土裂縫較為普遍。文章分析了混凝土裂縫的產生原因，提出了控制和防止裂縫的措施，并探討了混凝土的早期養(yǎng)護等問題。

　　關鍵詞：混凝土裂縫；裂縫成因；裂縫防治；微裂縫

　　一、混凝土微裂縫

　　鋼筋混凝土構件是帶裂縫工作的。確切地說，混凝土在凝結硬化過程中就有微裂縫存在，這是因為混凝土中的水泥石和骨料在溫濕度變化條件下產生不均勻的體積變形，而它們又粘結在一起不能自由變形，于是形成相互間的約束應力；一旦此約束應力大于水泥石和骨料間的黏結強度，以及水泥石自身的抗拉強度，就會產生微裂縫。

　　二、混凝土產生裂縫的原因

　　混凝土裂縫的產生，都是微裂縫發(fā)展的結果。混凝土中產生裂縫有多種原因，就其本身而言，一般認為是混凝土材料變形約束所引起的內應力大于材料抗拉強度的緣故。

　　1．材料選配不當形成缺陷和裂縫。使用過期水泥，骨料含泥過量、含活性sio2，水泥中含堿量過高，骨料石灰石，水泥水化熱等。

　　2．施工違反操作規(guī)程形成缺陷和裂縫。塑性混凝土下沉，被頂部鋼筋所阻，形成沿鋼筋的裂縫；混凝土振搗不密實，出現蜂窩、易形成各種受力裂縫的起點；混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)，引起混凝土澆注時坍落度過低，使得在混凝土體積中出現不規(guī)則的網狀裂縫；混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥使得在混凝土與大氣接觸面上出現不規(guī)則的網狀裂縫；過早拆模，混凝土尚未建立足夠強度，構件在實際施加與自身的重力荷載作用下，容易發(fā)生各種受力裂縫等。

　　3．因構件受力、變形形成缺陷和裂縫。中心受拉；中心受壓；受彎；受剪；受沖切；梁的混凝土收縮和溫度變形；板的混凝土收縮和溫度變形；在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。

　　4．因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等。混凝土構件多次受冰凍—— 溶解循環(huán)作用，使混凝土中產生內應力，促進已有裂縫發(fā)展，結構疏松，表面龜裂，表層剝落或整體崩潰。

　　三、控制和防止裂縫的措施

　　1．對水泥、水、骨料、外加劑、鋼筋材料選用不當形成的裂縫，必須用對進場原材料按照國家標準進行嚴格檢查和驗收的辦法加以預防，凡不合格的次品材料一律不得使用，或經試驗后降低等級使用；對已發(fā)生這類因材料選用不當而產生的砼缺陷或裂縫，必須作長期詳細的觀察（因有的問題需要一段時間才能發(fā)現） ，認真查明其原因和質量問題的嚴重程度，研究制定其處理和加固方案。這是因為一旦因材料選用不當而發(fā)生的質量問題，往往帶有普遍性的緣故。

　　2．由于砼攪拌運輸時間過長，澆筑速度過快，振搗不實、施工縫做法不當、模板走動等原因形成的裂縫可以按照《混凝土施工規(guī)程》嚴格執(zhí)行混凝土拌制、運輸、澆筑、振搗施工縫設置和舊混凝土連接。模板制作、拆模以及養(yǎng)護方面的規(guī)定來防止，對已出現這類裂縫的構件，也要區(qū)分構件的類別、構件的受力特征、裂縫所在的部位以及裂縫嚴重的程度，分別采用一般混凝土裂縫補強措施或采用充填混凝土材料、鋼錨栓加固、甚至粘鋼板加固、預應力加固等補救措施。

　　3．由于天氣干燥，初期養(yǎng)護不好、混凝土早期受凍、大氣溫濕度的變化產生的裂縫分別采用加強混凝土結硬化過程的自然養(yǎng)護、蓄熱養(yǎng)護，采用引氣劑使混凝土內部均勻分布氣泡，預留溫度伸縮縫等措施修補。受凍嚴重的構件，有的要拆除，有的要加固后方可使用。

　　4．由于承受荷載使構件產生過寬裂縫，合理地進行設計，可以防止這些裂縫的出現；對已出現的過寬裂縫的構件要采用加固措施進行加固。

　　5．由于地基過大不均勻沉降產生過寬裂縫合理地在設計時進行建筑物在使用階段的沉降驗算可以防止這些裂縫的出現，對已出現這類裂縫的結構，要采用地基基礎的防治措施對地基基礎妥善處理后，再采用建筑結構的加固措施來解決。

　　6．對因使用及環(huán)境條件變化而發(fā)生的裂縫，要依據不同性質采用不同的防治措施，如：（1）因使用期間氣溫濕度變化而形成的裂縫，一般不易根除，以采用對鋼筋混凝土構件的保護措施，減少大氣濕度變化對構件變化的影響為宜；（2）因多次凍融而產生的裂縫，除對已形成缺陷和損壞的部分要予以補強或加固外，宜添加對受凍混凝土構件的保溫措施；（3）因處于侵蝕性介質中而產生的大面積的缺陷和損傷，除應剔除受腐蝕和損傷的部位予以補強或加固外，應使用礦渣水泥混凝土或水玻璃耐酸混凝土罩面加以保護；（4）因地震災害的損傷要采用抗震構造措施來預防；對已產生的不太嚴重的地震損傷可參考震損建筑修復加固的辦法來解決。

　　另外，還可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

　　改善約束條件的措施是：合理地分縫分塊；避免基礎過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。

　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫十分重要，應特別注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性十分困難，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　四、混凝土的早期養(yǎng)護

　　實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此，混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求：

　?。?）防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫；

　?。?）防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度；

　?。?）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。

　　五、結語

　　以上對混凝土的裂縫各種影響關系進行了理論和實踐上的初步探討，雖然學術界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預防和改善措施意見比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應用效果也較好，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。