淺析建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及其控制措施
摘要：建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的普遍應(yīng)用，伴隨著商品混凝土的推廣，建筑樓面出現(xiàn)裂縫的機(jī)率在增加，日益受到社會(huì)人士關(guān)注；專家認(rèn)為控制裂縫是個(gè)系統(tǒng)工程。樓面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因復(fù)雜，有材料、溫度變化等原因，也有設(shè)計(jì)、施工、使用等方面問題，而樓面沿板內(nèi)預(yù)埋管線出現(xiàn)的裂縫尚未引起工程人員足夠重視，尋找其成因，利于有目的進(jìn)行裂縫控制。
關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫 成因 控制
混凝土工程中材料的特性決定了結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫，從實(shí)踐中來(lái)看施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的，相當(dāng)一部分裂縫對(duì)建筑物的受力及正常使用無(wú)太大的危害，但裂縫的存在會(huì)影響到建筑物的整體性、耐久性，會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生腐蝕，是受力使用期應(yīng)力集中的隱患，應(yīng)當(dāng)盡量在各方面給予重視，以避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)。
一、裂縫的成因分析
裂縫的形成有外荷載、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型差異、材料的收縮（主要為的混凝土收縮、溫度變形）等原因造成。從技術(shù)角度來(lái)分析，有設(shè)計(jì)、施工、材料等方面問題，主要反映如下：
1、從設(shè)計(jì)方面看 ⑴樓板剛度不足：設(shè)計(jì)按多跨連續(xù)板進(jìn)行配筋計(jì)算，側(cè)重于滿足結(jié)構(gòu)安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素，樓板高跨比僅為L(zhǎng)/33.6-L/35，其剛度較小對(duì)裂縫控制很不利。⑵樓板構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)不周：設(shè)計(jì)在支座處按常規(guī)配設(shè)負(fù)筋，在中部板面不配鋼筋，當(dāng)板面出現(xiàn)溫度變形和混凝土收縮，因無(wú)構(gòu)造鋼筋約束，板面即出現(xiàn)裂縫。⑶樓板內(nèi)布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)際施工中出現(xiàn)水電管交叉疊放，或由于設(shè)計(jì)考慮管內(nèi)容線面積，部分預(yù)埋管徑≥D25；且設(shè)計(jì)管線位置在樓板跨中，即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度（15%-40%）削弱，成為樓板最易開裂的部位；當(dāng)樓板收縮應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，即出現(xiàn)沿管線表面呈直線狀的裂縫。⑷從房屋的空間結(jié)構(gòu)來(lái)看，剪力墻剛度大，約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形，而梁剛度又較板剛度大，因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上，造成這塊板開裂。⑸膨脹劑的選用與摻量：設(shè)計(jì)未明確混凝土的限制膨脹率，只提出膨脹劑的品種和摻量范圍，施工時(shí)按設(shè)計(jì)提供摻量進(jìn)行配比施工，使混凝土的實(shí)際限制膨脹率不能達(dá)到最佳限制膨脹率。
2、從施工方面看 ⑴水電預(yù)埋管施工時(shí)在板內(nèi)位置欠合理：管位置過高或過低；位置過高時(shí)，極易在板面出現(xiàn)因混凝土硬化收縮產(chǎn)生的裂縫，也易在維修裂縫或室內(nèi)裝修時(shí)損壞管線；兩根管線并行布置時(shí)，管線間距過小甚至并攏，更易因管線集中而產(chǎn)生裂縫。⑵空載養(yǎng)護(hù)期不足：從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放，平均空載養(yǎng)護(hù)期僅為一天半，人為因素過早地震動(dòng)、荷載造成樓板幼齡混凝土內(nèi)部受損開裂。且施工中用塔吊吊運(yùn)的鋼管、鋼筋等周轉(zhuǎn)材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預(yù)埋管線部位。
3、從材料方面看 樓板商品混凝土強(qiáng)度為C40（8層以下）C35（8—18層）C30（18層以上），其收縮變形值為同標(biāo)號(hào)普通混凝土的1.2--1.3倍，且商品混凝土單方用水量過大（200Kg），其中部分水在振搗時(shí)被游離出來(lái)，部分水與水泥結(jié)合成凝膠，相當(dāng)大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中，成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后，板面和板底長(zhǎng)期裸露在大氣中，后期施工的細(xì)石混凝土面層養(yǎng)護(hù)期過后也長(zhǎng)期處于干燥環(huán)境中。正是這種環(huán)境效應(yīng)（受溫度、濕度、風(fēng)力影響使水泥石毛細(xì)孔、凝膠孔內(nèi)的自由水由表及里逐漸蒸發(fā)），和尺寸效應(yīng)（樓板裸露面積大，厚度?。┑墓餐绊懀箻前遢^其它構(gòu)件更易出現(xiàn)干縮裂縫。
混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因，而由于施工管線預(yù)埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合，使本工程樓板沿預(yù)埋管線處出現(xiàn)大量裂縫。
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二、裂縫的控制措施
?。ㄒ唬┛傮w而言
1、設(shè)計(jì)措施 1)增配構(gòu)造筋提高抗裂性能，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3～0.5%之間。2)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。3)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20～30m，保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。
2、施工措施 1)嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1～1.5%以下)。2)細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑。3)澆筑時(shí)間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時(shí)向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r(shí)，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。4)根據(jù)工程特點(diǎn)，可以利用混凝土后期強(qiáng)度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。5)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。6)混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上，混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度不低于C5。7)采用兩次振搗技術(shù)，改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。8)根據(jù)具體工程特點(diǎn)，采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。9)對(duì)于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗(yàn)摻入粉煤灰，摻量15%～50%。
?。ǘ┚唧w措施
1、加強(qiáng)設(shè)計(jì)控制：梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C30；樓板應(yīng)雙層雙向配筋，屋面、轉(zhuǎn)換層樓面配筋宜加強(qiáng)；樓板內(nèi)管線應(yīng)避免出現(xiàn)交叉（將交叉部位設(shè)置在梁或墻上）；控制管線直徑，使其不超過板厚的20%且≤D25；重視房屋外圍護(hù)構(gòu)件（外墻、屋面、門窗等）的保溫設(shè)計(jì)，若使房屋具有良好的保溫性能，不僅可大幅度降低房屋長(zhǎng)期能耗，更是減少因溫差變形而引起裂縫的有效手段。
2、加強(qiáng)施工控制：采取有效固定措施（經(jīng)計(jì)算高度的鋼筋撐腳，預(yù)埋管線時(shí)管扎在撐腳上或采用砂漿墊塊固定）使預(yù)埋管布置在板中部；延長(zhǎng)空載養(yǎng)護(hù)時(shí)間，減少早期荷載裂縫；并行走向管線間距應(yīng)大于0.25m，在管線集中或交叉處設(shè)加強(qiáng)筋，并在上下部鋪放鋼絲網(wǎng)，寬度應(yīng)大于管區(qū)100mm；控制施工期間及竣工后的門窗洞口風(fēng)速，減少環(huán)境溫差和風(fēng)速對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
3、通過商品混凝土生產(chǎn)級(jí)配中材料的替換和外加劑的合理使用，降低商品砼的水泥和水用量；配比中添加聚丙烯纖維，可有效減少早期收縮裂縫（本工程在14層、18層樓板及屋面使用，摻量為1.2Kg/m3）；合理選用混凝土膨脹劑（宜選用一等品），其摻量應(yīng)經(jīng)試配確定，來(lái)滿足設(shè)計(jì)的限制膨脹率；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，也可在板面和板底拆模后涂刷養(yǎng)護(hù)劑，避免混凝土的早期干縮，確保膨脹劑產(chǎn)物的充分水化，使混凝土達(dá)到有效的補(bǔ)償收縮作用。
4、在施工前與設(shè)計(jì)溝通，精心編制施工組織設(shè)計(jì)，通過材料調(diào)換，使樓面面層與樓板混凝土一起澆搗（采取有效保護(hù)措施），同時(shí)提升上層鋼筋位置，這樣在不增加荷載前提下增大了樓板的剛度，將有效減少裂縫的出現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]管大慶高溫下大體積混凝土溫度計(jì)算施工技術(shù)1996.2
[2]王鐵夢(mèng)工程結(jié)構(gòu)裂縫控制北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社1997.8
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關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫 成因 控制
混凝土工程中材料的特性決定了結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫，從實(shí)踐中來(lái)看施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的，相當(dāng)一部分裂縫對(duì)建筑物的受力及正常使用無(wú)太大的危害，但裂縫的存在會(huì)影響到建筑物的整體性、耐久性，會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生腐蝕，是受力使用期應(yīng)力集中的隱患，應(yīng)當(dāng)盡量在各方面給予重視，以避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)。
一、裂縫的成因分析
裂縫的形成有外荷載、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型差異、材料的收縮（主要為的混凝土收縮、溫度變形）等原因造成。從技術(shù)角度來(lái)分析，有設(shè)計(jì)、施工、材料等方面問題，主要反映如下：
1、從設(shè)計(jì)方面看 ⑴樓板剛度不足：設(shè)計(jì)按多跨連續(xù)板進(jìn)行配筋計(jì)算，側(cè)重于滿足結(jié)構(gòu)安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素，樓板高跨比僅為L(zhǎng)/33.6-L/35，其剛度較小對(duì)裂縫控制很不利。⑵樓板構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)不周：設(shè)計(jì)在支座處按常規(guī)配設(shè)負(fù)筋，在中部板面不配鋼筋，當(dāng)板面出現(xiàn)溫度變形和混凝土收縮，因無(wú)構(gòu)造鋼筋約束，板面即出現(xiàn)裂縫。⑶樓板內(nèi)布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)際施工中出現(xiàn)水電管交叉疊放，或由于設(shè)計(jì)考慮管內(nèi)容線面積，部分預(yù)埋管徑≥D25；且設(shè)計(jì)管線位置在樓板跨中，即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度（15%-40%）削弱，成為樓板最易開裂的部位；當(dāng)樓板收縮應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，即出現(xiàn)沿管線表面呈直線狀的裂縫。⑷從房屋的空間結(jié)構(gòu)來(lái)看，剪力墻剛度大，約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形，而梁剛度又較板剛度大，因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上，造成這塊板開裂。⑸膨脹劑的選用與摻量：設(shè)計(jì)未明確混凝土的限制膨脹率，只提出膨脹劑的品種和摻量范圍，施工時(shí)按設(shè)計(jì)提供摻量進(jìn)行配比施工，使混凝土的實(shí)際限制膨脹率不能達(dá)到最佳限制膨脹率。
2、從施工方面看 ⑴水電預(yù)埋管施工時(shí)在板內(nèi)位置欠合理：管位置過高或過低；位置過高時(shí)，極易在板面出現(xiàn)因混凝土硬化收縮產(chǎn)生的裂縫，也易在維修裂縫或室內(nèi)裝修時(shí)損壞管線；兩根管線并行布置時(shí)，管線間距過小甚至并攏，更易因管線集中而產(chǎn)生裂縫。⑵空載養(yǎng)護(hù)期不足：從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放，平均空載養(yǎng)護(hù)期僅為一天半，人為因素過早地震動(dòng)、荷載造成樓板幼齡混凝土內(nèi)部受損開裂。且施工中用塔吊吊運(yùn)的鋼管、鋼筋等周轉(zhuǎn)材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預(yù)埋管線部位。
3、從材料方面看 樓板商品混凝土強(qiáng)度為C40（8層以下）C35（8—18層）C30（18層以上），其收縮變形值為同標(biāo)號(hào)普通混凝土的1.2--1.3倍，且商品混凝土單方用水量過大（200Kg），其中部分水在振搗時(shí)被游離出來(lái)，部分水與水泥結(jié)合成凝膠，相當(dāng)大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中，成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后，板面和板底長(zhǎng)期裸露在大氣中，后期施工的細(xì)石混凝土面層養(yǎng)護(hù)期過后也長(zhǎng)期處于干燥環(huán)境中。正是這種環(huán)境效應(yīng)（受溫度、濕度、風(fēng)力影響使水泥石毛細(xì)孔、凝膠孔內(nèi)的自由水由表及里逐漸蒸發(fā)），和尺寸效應(yīng)（樓板裸露面積大，厚度?。┑墓餐绊懀箻前遢^其它構(gòu)件更易出現(xiàn)干縮裂縫。
混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因，而由于施工管線預(yù)埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合，使本工程樓板沿預(yù)埋管線處出現(xiàn)大量裂縫。
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二、裂縫的控制措施
?。ㄒ唬┛傮w而言
1、設(shè)計(jì)措施 1)增配構(gòu)造筋提高抗裂性能，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3～0.5%之間。2)避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。3)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20～30m，保留時(shí)間一般不小于60天。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。
2、施工措施 1)嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少(1～1.5%以下)。2)細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑。3)澆筑時(shí)間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時(shí)向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r(shí)，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。4)根據(jù)工程特點(diǎn)，可以利用混凝土后期強(qiáng)度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。5)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實(shí)度。6)混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上，混凝土的現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度不低于C5。7)采用兩次振搗技術(shù)，改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。8)根據(jù)具體工程特點(diǎn)，采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。9)對(duì)于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗(yàn)摻入粉煤灰，摻量15%～50%。
?。ǘ┚唧w措施
1、加強(qiáng)設(shè)計(jì)控制：梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C30；樓板應(yīng)雙層雙向配筋，屋面、轉(zhuǎn)換層樓面配筋宜加強(qiáng)；樓板內(nèi)管線應(yīng)避免出現(xiàn)交叉（將交叉部位設(shè)置在梁或墻上）；控制管線直徑，使其不超過板厚的20%且≤D25；重視房屋外圍護(hù)構(gòu)件（外墻、屋面、門窗等）的保溫設(shè)計(jì)，若使房屋具有良好的保溫性能，不僅可大幅度降低房屋長(zhǎng)期能耗，更是減少因溫差變形而引起裂縫的有效手段。
2、加強(qiáng)施工控制：采取有效固定措施（經(jīng)計(jì)算高度的鋼筋撐腳，預(yù)埋管線時(shí)管扎在撐腳上或采用砂漿墊塊固定）使預(yù)埋管布置在板中部；延長(zhǎng)空載養(yǎng)護(hù)時(shí)間，減少早期荷載裂縫；并行走向管線間距應(yīng)大于0.25m，在管線集中或交叉處設(shè)加強(qiáng)筋，并在上下部鋪放鋼絲網(wǎng)，寬度應(yīng)大于管區(qū)100mm；控制施工期間及竣工后的門窗洞口風(fēng)速，減少環(huán)境溫差和風(fēng)速對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
3、通過商品混凝土生產(chǎn)級(jí)配中材料的替換和外加劑的合理使用，降低商品砼的水泥和水用量；配比中添加聚丙烯纖維，可有效減少早期收縮裂縫（本工程在14層、18層樓板及屋面使用，摻量為1.2Kg/m3）；合理選用混凝土膨脹劑（宜選用一等品），其摻量應(yīng)經(jīng)試配確定，來(lái)滿足設(shè)計(jì)的限制膨脹率；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，也可在板面和板底拆模后涂刷養(yǎng)護(hù)劑，避免混凝土的早期干縮，確保膨脹劑產(chǎn)物的充分水化，使混凝土達(dá)到有效的補(bǔ)償收縮作用。
4、在施工前與設(shè)計(jì)溝通，精心編制施工組織設(shè)計(jì)，通過材料調(diào)換，使樓面面層與樓板混凝土一起澆搗（采取有效保護(hù)措施），同時(shí)提升上層鋼筋位置，這樣在不增加荷載前提下增大了樓板的剛度，將有效減少裂縫的出現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]管大慶高溫下大體積混凝土溫度計(jì)算施工技術(shù)1996.2
[2]王鐵夢(mèng)工程結(jié)構(gòu)裂縫控制北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社1997.8
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