淺談混凝土施工裂縫產(chǎn)生的原因及控制

潘學(xué)志

摘要：建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，其中最常見的要數(shù)鋼筋混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)裂縫。多年的實踐證明，在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設(shè)計手段、施工手段來克服�；炷�土施工裂縫的出現(xiàn)，已影響到房屋的銷售和企業(yè)信譽(yù)，成為用戶質(zhì)量投訴的熱點(diǎn)。因此，裂縫問題是一個迫切需要解決的技術(shù)難題，是工程管理人員急需掌握的。下面就結(jié)合工作實際，試想從裂縫的成因和裂縫控制措施等方面，談?wù)勛约捍譁\的看法。

關(guān)鍵詞：混凝土施工 裂縫

一、 裂縫產(chǎn)生的原因
由于裂縫具有較明顯的規(guī)律性和普遍性，排除了偶然因素的影響（如設(shè)計失誤施工事故等），它反映了目前在國內(nèi)外工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中一個相當(dāng)普遍的問題，就是建筑物裂縫問題。砼是一抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用過程中，當(dāng)發(fā)生溫度、濕度變化、地基不均勻沉降時，極容易產(chǎn)生裂縫。　　
1、 材料質(zhì)量　　
材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好，若工程上用了這等不合格的材料就會產(chǎn)生“豆腐渣工程”。所以說只有材料的質(zhì)量關(guān)把好了，工程質(zhì)量才會在根本上得到保證�！　�
2、 施工工藝　　
施工工藝涉及的面很廣，不可能一一敘述，一般常涉用到的有：（1）、水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石的砼干縮通常是導(dǎo)致砼裂縫的重要原因。（2）、砼是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標(biāo)志是成型后砼的均勻性和密實程度。因此砼的攪拌、運(yùn)輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。（3）、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、過早拆模等都可能造成砼開裂。施工過程中，鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大，澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。（4）、砼養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切，早期表面干燥或早期內(nèi)外溫度較大更容易產(chǎn)生裂縫。（5）、避免在極端天氣條件下施工，可以減少砼結(jié)構(gòu)的開裂情況。
3、 地基變形　
在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應(yīng)力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。
4、 溫度變形　　
水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，每克水泥約放出50.2卡的熱量，從而使砼內(nèi)部溫度升高，在澆筑溫度的基礎(chǔ)上通長升高35℃，如果使施工規(guī)范規(guī)定的最高澆筑溫度28℃，則可使砼內(nèi)部溫度達(dá)到六十多度，因為砼內(nèi)部與表面的散熱條件不同，所以中心溫度高，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。砼具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/0C.當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，當(dāng)這種應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫。在工程中，這類裂縫較多見，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，大體積砼的裂縫等�！　�
5、 濕度變形　
砼在空氣中結(jié)硬時，體積會逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等，通常是因為養(yǎng)護(hù)不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰，其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構(gòu)筑物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決砼的早期干縮問題�！　�
6、 結(jié)構(gòu)受荷　　
結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載、張拉預(yù)應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往會出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構(gòu)件在承受了30～40%的設(shè)計荷載時，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不易察覺，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計荷載的 1.5倍以上，所以在一般情況下鋼筋砼構(gòu)件是允許帶裂縫工作的（有些資料上稱無害裂縫）。在鋼筋砼設(shè)計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm.對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。　　
7、 設(shè)計構(gòu)造　　
結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中，構(gòu)造處理不當(dāng)，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒有設(shè)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�容易�?dǎo)致砼開裂。　　
8、 徐變　　
砼徐變造成開裂或裂縫發(fā)展的例子工程中也和很常見。據(jù)文獻(xiàn)記載受彎構(gòu)件截面砼受壓徐變，可以使構(gòu)件變形增大2~3倍，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)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。

二、 裂縫控制措施
裂縫不產(chǎn)生是不可能的，但限制一定的裂縫寬度，防止有害裂縫，隨著技術(shù)水平的提高，使裂縫逐漸減少，或推遲裂縫的發(fā)生是完全可以做到的。設(shè)計規(guī)范規(guī)定，根據(jù)不同使用功能要求，裂縫寬度最小0.1mm，最大0.3mm，與國際標(biāo)準(zhǔn)接近，但裂縫控制卻是相當(dāng)復(fù)雜的。它涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計，地基基礎(chǔ)，施工技術(shù)，材料質(zhì)量，環(huán)境狀態(tài)等諸多因素，所以國內(nèi)許多專家認(rèn)為，裂縫控制實質(zhì)上是一綜合性相當(dāng)強(qiáng)的“交叉學(xué)科”，這類問題不僅是我國特有的技術(shù)問題，也是國際上鋼筋砼的共性難題。著名學(xué)者王鐵夢在《鋼筋砼結(jié)構(gòu)的裂縫控制》一文中還引用了大體積的新定義：“過去大體積砼的定義是根據(jù)幾何尺寸，主要是根據(jù)厚度定義的，國際上一般采用0.8m-1.0m作為界限。自80年代以后，大體積砼的定義有了改變，新的定義是：任意體量的砼，其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫，統(tǒng)稱為大體積砼，這是美國砼協(xié)會的定義。由此可見，在近代泵送商品砼獲得廣泛應(yīng)用的條件下，即便是很薄的結(jié)構(gòu)，雖然水化熱很低，但是其收縮很大，控制收縮裂縫的要求比過去任何時候都顯得非常重要。因此泵送砼的薄壁結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)按照大體積砼的要求采取措施控制砼的收縮裂縫，特別是環(huán)境氣溫變化與收縮共同作用對于薄壁結(jié)構(gòu)尤為不利，收縮換算為當(dāng)量降溫。”本人認(rèn)為這是一種新的見解，它從另一個角度說明了裂縫控制的重要性和迫切性，我公司及其他施工單位對厚壁砼的裂縫控制，都非常重視，基本可以做到專門制定施工方案和作業(yè)指導(dǎo)書，所以很少出現(xiàn)問題。而對現(xiàn)澆樓板一般只看作圈梁、構(gòu)造柱等同類構(gòu)件組織施工。根據(jù)以上經(jīng)驗教訓(xùn)，本人認(rèn)為，對現(xiàn)澆板裂縫的控制主要應(yīng)采取以下幾項措施：
1、 材料選用　　
（1）、水泥：應(yīng)選用水化熱較低的水泥，嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。
（2）、粗骨料：宜用表面粗糙、質(zhì)地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng)；有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。
（3）、細(xì)骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。
（4）、外摻加料：宜采用減水劑等外加劑，以改善砼工作性能，降低用水量，減少收縮�！　�
2、 優(yōu)化配合比提高砼抗拉性能。
無論是現(xiàn)場拌制的小坍落度砼還是泵送砼，都應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有配合比的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步試驗研究高性能砼，優(yōu)選有利于抗裂性能的砼級配，盡力減小水灰比，減少坍落度，降低砂率，增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料，比如，目前我市開發(fā)研制的復(fù)合礦渣磨細(xì)粉，對提高砼的抗裂性能比較有利。對設(shè)計要求嚴(yán)格控制裂縫的結(jié)構(gòu)，還應(yīng)摻加補(bǔ)償收縮的膨脹劑�！　�
3、 配筋　　
鋼筋的配置應(yīng)嚴(yán)格按施工圖施工，尤應(yīng)重視以下各點(diǎn)：
（1）、鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須考慮對構(gòu)件抗裂性能的影響。
（2）、鋼筋的位置要正確，保護(hù)層過大或過小都可能導(dǎo)致砼開裂，鋼筋間距過大，易引起鋼筋之間的砼開裂。
4、 模板工程　　
鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防，在模板工程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）、模板構(gòu)造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致砼裂縫�！　�
（2）、模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載（特別是動荷載）作用下，模板變形過大造成開裂�！　�
（3）、合理掌握拆模時機(jī)，拆模時間過早，應(yīng)保證早齡期砼不損壞或不開裂，但也不能太晚，盡可能不要錯過砼水化熱峰值，即不要錯過最佳養(yǎng)護(hù)介入時機(jī)。
5、改善砼養(yǎng)護(hù)工藝，減少砼自身收縮
試驗證明，養(yǎng)護(hù)條件對砼的收縮影響很大，養(yǎng)護(hù)14天的收縮比養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20%。按施工規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能有效地持續(xù)地使砼表面保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。澆筑時間不長的砼，仍然處于凝結(jié)、硬化過程，水泥水化速度較快，養(yǎng)護(hù)形成的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時由于散熱時間延長，砼強(qiáng)度的松弛作用得到充分發(fā)揮，使砼的總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度，防止貫通裂縫的產(chǎn)生。此外，在潮濕條件下，可使水泥水化充分、完全，從而提高砼的抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)后期裂縫的抗力。
6、 設(shè)計構(gòu)造　　
（1）、建筑平面選型時在滿足使用功能要求的前提下，力求簡單，平面復(fù)雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂�！　�
（2）、合理布置縱橫墻，縱墻開洞應(yīng)盡可能小�！　�
（3）、控制建筑物有長高比，長高比越小，整體剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)�！　�
（4）、合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過于集中。　
（5）、減少地基的不均勻沉降，除了前述的措施外，在基礎(chǔ)設(shè)計中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋深度，不同的地基計算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法，來調(diào)整地基的不均勻變形�！　�
（6）、適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)有剛度和強(qiáng)度�！　�
（7）、層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱，可以增加建筑物的整體性，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度，防止或減少裂縫，即使出現(xiàn)了裂縫，也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展�！　�
（8）、正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應(yīng)合適，構(gòu)造要合理，可以和其結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置�！�
（9）、限制伸縮縫間距。對體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制，同樣，也可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并使用�！　�
（10）、部分窗臺砌體應(yīng)加強(qiáng)。對寬大的窗臺下部宜設(shè)置鋼筋砼梁，以適應(yīng)窗臺的變形，防止窗臺處產(chǎn)生豎直裂縫�！　�
7、 施工技術(shù)　　
（1）、加強(qiáng)地基的檢查與驗收工作，基坑開挖后應(yīng)及時通知勘察及設(shè)計單位到現(xiàn)場驗收，對較復(fù)雜的地基，設(shè)計方在基坑開挖后應(yīng)要求勘察補(bǔ)鉆探，當(dāng)探出有不利的地質(zhì)情況時，必須先對其加固處理，并經(jīng)驗收合格后，方可進(jìn)行下一步施工�！　�
（2）、開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結(jié)構(gòu)�！　�
（3）、合理安排施工順序。當(dāng)相鄰建（構(gòu)）筑物間距較近時，一般應(yīng)先施工較深的基礎(chǔ)，以防基坑開挖破壞已建基礎(chǔ)的地基礎(chǔ)。當(dāng)建（構(gòu)）筑物各部分荷載相差較大時，一般應(yīng)施工重、高部分，后施工輕、低部分。
8、 規(guī)范施工操作規(guī)程，避免砼澆筑后的擾動
盡量采用小流水段施工，砼現(xiàn)澆板澆筑后不要過早上人，合適的開砌時間應(yīng)在樓板砼達(dá)到
5N/mm2后；為使砼不早期受損，且不影響工期，宜采取早強(qiáng)措施；5 N/mm2值應(yīng)制作同條件試塊，確定達(dá)到的天數(shù)。樓板澆筑完畢時，新澆砼、模板體系、施工人員、機(jī)具、腳手板和手推車等也可能使下一層樓板超載。除非下一層板的砼已達(dá)100%設(shè)計強(qiáng)度。一般情況下應(yīng)在上層的砼澆筑完后再拆下層模板。為防止新澆砼受震動和發(fā)生局部的荷載重分布，在樓板砼澆筑后2d內(nèi)不要拆除其下部的任何一層模板和支撐。

三、 結(jié)語
1、由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫開始的，因此，人們對裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的，尤其是近年來，房屋產(chǎn)權(quán)體制的改變和生活水平的提高，對房屋的質(zhì)量要求更加嚴(yán)格，雖然經(jīng)鑒定認(rèn)為沒有影響安全的有害裂縫，但從美觀和精神作用的要求仍有許多工作要作。我們的態(tài)度是遇到裂縫問題，首先，應(yīng)根據(jù)反復(fù)調(diào)查裂縫資料進(jìn)行荷載分析，其次再進(jìn)行變形分析，斷定引起開裂的主要原因，分析其危害性，既不能忽視隱患的存在，也不能產(chǎn)生“裂縫恐懼癥”。這一點(diǎn)，應(yīng)通過各種渠道向用戶作科普宣傳，使大家都能正確對待裂縫。
2、許多人認(rèn)為設(shè)計遵循了設(shè)計規(guī)范，施工執(zhí)行了施工規(guī)范，有的工程還評上了省優(yōu)、市優(yōu)，完全符合了國家標(biāo)準(zhǔn)，入住后，就不應(yīng)再有諸多質(zhì)量投訴，這也是可以理解的。但，我們在逐步和國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，按ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)，好的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是唯一的，即“用戶滿意的產(chǎn)品”。企業(yè)的發(fā)展本來就是“受益者推動”，施工單位應(yīng)把現(xiàn)澆樓板這一工序列為“關(guān)鍵工序”和“特殊工序”，進(jìn)行嚴(yán)格的“過程控制”，在總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，編寫出施工工法，由主管部門組織交流，以推動“裂縫控制”技術(shù)進(jìn)步。
3、在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，現(xiàn)在我們遵循的是極限狀態(tài)設(shè)計原則，承載力極限狀態(tài)，正常使用極限狀態(tài)。目前，第一極限狀態(tài)已引起足夠重視并嚴(yán)格執(zhí)行，而對第二極限狀態(tài)有所忽視，所以，有的專家建議，對現(xiàn)澆板盡量降低約束程度，加強(qiáng)構(gòu)造配筋，如板頂部受壓區(qū)連續(xù)配筋，板的陽角及陰角配置放射筋等。

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