李威濤 卜娜蕊

（1.保定市益民物業(yè)管理有限公司，河北 保定071000；2.河北建筑工程學院，河北 張家口075000）

1 問題提出

眾所周知，混凝土是由膠結(jié)材料、粒狀集料、化學外加劑和礦物摻和料組成的混合材料，是一種非勻質(zhì)的彈塑性性材料.具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，若在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，或是使用期間，不能有效防止合和理處置各種開裂現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展，就可能加劇混凝土碳化作用，氧、水分及侵蝕性介質(zhì)侵入，使鋼筋的銹蝕過程加速而降低結(jié)構(gòu)物的耐久性.有些結(jié)構(gòu)物，如水池、儲液罐等，一旦產(chǎn)生較寬的裂縫，將導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象而影響正常使用.裂縫過寬，還有礙于建筑物的觀瞻.因此，分析混凝土開裂的原因，找出防范開裂的措施，防止或減輕裂縫所造成的危害是工程界一直關(guān)注的問題.

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形式

2.1 收縮裂縫

收縮裂縫產(chǎn)生于混凝土表面，較細，縱橫交錯，無規(guī)律性，有可能隨時間延長向內(nèi)部發(fā)展，深度到鋼筋上表面為止.

2.2 溫度裂縫

主要表現(xiàn)形式有表面的、深入的和貫穿的.表面裂縫走向無一定規(guī)律性，縱橫交錯，多發(fā)生在施工期間.深入和貫穿的裂縫一般與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的短邊方向平行或接近平行，裂縫沿全長分段出現(xiàn)，多發(fā)生于混凝土澆筑后2-3個月或更長的時間，冬季縫寬，夏季縫窄.

2.3 膨脹裂縫

出現(xiàn)于混凝土硬化中期，裂縫呈網(wǎng)狀或龜殼狀.

2.4 鋼筋銹蝕裂縫

在梁、柱的表面出現(xiàn)的與鋼筋平行的縱向裂縫，以及在板或構(gòu)件的底面沿鋼筋位置出現(xiàn)的裂縫.

2.5 荷載效應(yīng)裂縫

當構(gòu)件中的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度或拉應(yīng)變大于混凝土的極限拉伸應(yīng)變時，混凝土就產(chǎn)生開裂.受力狀態(tài)不同，裂縫形態(tài)也不同，如受彎構(gòu)件有受拉區(qū)的彎曲裂縫.剪跨區(qū)的彎剪裂縫，柱子受軸力作用時產(chǎn)生沿軸線向的縱向裂縫等.這些受力產(chǎn)生的裂縫，其方向大致與主拉應(yīng)力正交.

3 混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因

混凝土出現(xiàn)裂縫，主要是由混凝土的收縮變形、溫差變形和結(jié)構(gòu)變形造成的，從裂縫的形式和規(guī)律性分析，產(chǎn)生變形裂縫的原因有以下幾項.

3.1 材料原因

（1）水泥安定性差，強度不足.水泥中含有游離的氧化鈣、氧化鎂，在水泥硬化后繼續(xù)起水化作用，破壞已經(jīng)穩(wěn)定的水泥石，使抗拉強度降低；水泥強度不足，影響混凝土的初期強度，導(dǎo)致混凝土開裂的機率增大；水泥的水化熱高，收縮大，也易造成開裂.

（2）集料含泥量和有機質(zhì)含量超標.水泥混凝土中水泥石與集料的界面粘結(jié)不良，往往是產(chǎn)生初期開裂的薄弱部位.集料的含泥量和有機質(zhì)超標，必然造成界面缺陷，及混凝土內(nèi)部微裂縫.微裂縫的發(fā)生與發(fā)展，導(dǎo)致混凝土開裂.

（3）集料級配不良.不良的集料級配將造成混凝土的離析，粗細集料聚集，形成強度和變形的薄弱區(qū)域.

（4）混凝土配合比不當.配合比不當，直接影響混凝土性能.水泥用量過多，導(dǎo)致較大的收縮；水灰比偏大，增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，影響混凝土強度；施工中計量不準，尤其是未根據(jù)集料中的含水量及時調(diào)整用水量，會影響混凝土的配合比的準確性，造成其初期強度不足.

3.2 施工原因

（1）混凝土攪拌不均勻，粗、細集料聚集，造成混凝土拌和物“夾生”，出現(xiàn)應(yīng)力集中.拌和時，水泥、集料溫度過高，再加上水泥的水化熱，使混凝土拌和物溫度很高，在冷卻硬化過程中，溫差收縮增大，導(dǎo)致開裂.

（2）混凝土振搗不均勻或振搗時間過長，粗骨料下沉，水泥稀漿上浮，表面沉縮裂縫增加.

（3）混凝土澆筑間斷.因停電、機械故障、運輸不暢、氣候突變、停料等原因使混凝土澆筑作業(yè)中斷，再澆筑時未按施工縫處理，新舊混凝土由于結(jié)合不良和收縮不一致會形成一條不規(guī)則的裂縫.

（4）養(yǎng)生不及時或養(yǎng)護方法不當.忽視對新澆混凝土的遮蓋、擋風和及時濕養(yǎng)護，尤其是氣溫高、濕度小、風速大的不利條件下，混凝土表面水分蒸發(fā)太快，失水速度大于混凝土的泌水速度，混凝土在表面收縮和內(nèi)部約束作用下，薄弱的硬結(jié)表面就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，形成干縮裂縫.

（5）模板支架不規(guī)范和拆模過早.沒有按規(guī)范設(shè)計和計算模板及支架的用材規(guī)格和間距大小，不能保證模板的施工穩(wěn)定性，造成澆筑的混凝土構(gòu)件裂縫.拆模過早，混凝構(gòu)件強度和承載力不足，產(chǎn)生變形和裂縫.

3.3 設(shè)計原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，雖然是在施工過程或工程完工后的使用階段表現(xiàn)出來的，但分析其原因，仍與設(shè)計方法有關(guān)，與設(shè)計時考慮不周有關(guān).縱觀我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，對荷載引起的裂縫，通過配置鋼筋以傳遞開裂后混凝土所不能傳遞的拉力或剪力；因而變形受到約束引起的裂縫，使通過構(gòu)造上采取措施才防止.如當?shù)鼗痪鶆虺两?、混凝土的收縮及溫度差等引起，當受到約束時，將產(chǎn)生裂縫.特別是目前在我國混合結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于我國限制對預(yù)應(yīng)力短向圓孔板使用，所以住宅中的樓蓋、屋蓋均采用全現(xiàn)澆混凝土.在屋蓋設(shè)計中，幾百或上千平方米的屋蓋板整體澆注，不設(shè)溫度縫勢必造成溫度應(yīng)力增大，造成屋面板開裂；在樓蓋設(shè)計中，有的地方是磚墻承重，而局部有的是梁支承；再加上房間的功能不同，板的跨度相差較大，而設(shè)計者往往對變形協(xié)調(diào)認識不清，簡單地按規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造筋配置，也是目前住宅建造中出現(xiàn)的通病.

4 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的工程控制

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，在設(shè)計上有必然產(chǎn)生的裂縫，也有某種缺陷引起的裂縫，還有施工中和使用期間內(nèi)產(chǎn)生的裂縫.雖然裂縫不可避免，但可以采取一些措施，控制裂縫產(chǎn)生的危害程度.

4.1 嚴格施工材料的控制與選擇

合格的材料是保證混凝土質(zhì)量的必要條件，嚴格做好材料管理工作，杜絕不合格材料在施工中使用.

（1）對于安定性差、游離氧化鈣超標及強度不足的水泥嚴禁使用，不同標號、不同廠家、不同種類、不同批產(chǎn)的水泥嚴禁混合使用，盡量采用發(fā)熱量少，收縮性小的水泥.

（2）選擇合格的含泥量少的集料，或?qū)⒓蠜_洗，降低含泥量.有機質(zhì)含量超標的集料嚴禁采用.

（3）合理選擇混凝土外加劑和混合材.外加劑依品種不同，能夠改變和提高混凝土的某些性質(zhì).如摻入引氣劑將在保持混凝土的高強時，可降低混凝土的溫度變形量，有助于混凝土的抗裂能力；加入混合材，能明顯減少混凝土水化熱，有利用防止混凝土因溫度應(yīng)力產(chǎn)生破壞.

（4）優(yōu)化選擇混凝土配合比

混凝土的配合比，除滿足強度、耐久性、經(jīng)濟性指標外，還應(yīng)滿足施工技術(shù)的要求.選擇適宜的砂率、恰當?shù)挠盟?，控制混凝土拌和物的坍落度，保證施工正常進行.

4.2 嚴格控制施工質(zhì)量

（1）準確掌握混凝土混合料的拌合時間，防止拌和料不均勻或出現(xiàn)離析.

（2）正確掌握振搗方法，不多振、不少振，確保結(jié)構(gòu)混凝土均勻密實，在初凝時進行二次振搗，終凝前拍平壓實抹光.

（3）掌握混凝土構(gòu)件澆搗的環(huán)境溫度變化，控制混凝土的入模溫度、構(gòu)件內(nèi)外溫差及降溫速度.

（4）加強養(yǎng)護，防止混凝土失水過快.在日溫差較大的季節(jié)和地區(qū)，要避免陽光直射，及時履蓋養(yǎng)生防止白天過多的升溫，造成夜間降溫時收縮過大.

（5）確保混凝土澆筑時，鋼筋的正確位置.對于構(gòu)件配制的鋼筋，在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)，采用直徑細、根數(shù)多的方法，以減少裂縫的出現(xiàn).

（6）嚴格按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》中模板設(shè)計的要求和施工工程構(gòu)件的具體荷載進行模板和支架的設(shè)計，確保模板和支架有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性，并保證混凝土拆模時，達到一定的強度要求.

4.3 充分考慮結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)問題

規(guī)范中對混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施很多，是理論分析和工程實踐經(jīng)驗的積累.但是作為結(jié)構(gòu)設(shè)計者要根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置，荷載的分布，變形協(xié)調(diào)情況，正確的理解、執(zhí)行規(guī)范.比如住宅設(shè)計中的懸挑陽臺板與樓面板整澆時，陽臺板的受力筋要伸入到樓面板中一定長度，不僅是抗傾覆問題，更重要的是抵抗負彎矩；又如規(guī)范規(guī)定對四邊嵌入墻內(nèi)的單向板、雙向板墻邊加構(gòu)造筋，但如果相鄰兩塊板跨度差較大時，就可能在板的上方產(chǎn)生負彎矩，這時墻邊的負筋就不能簡單按構(gòu)造配置，就要考慮變形協(xié)調(diào)引起負彎矩分布范圍，板上負筋伸出墻邊的長度就必須覆蓋可能的負彎矩區(qū)，否則就會出現(xiàn)在距墻邊一定距離處，板的上部開裂.

5 結(jié)束語

綜上所述，影響混凝土開裂的因素較多，要控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，必須采取相應(yīng)的措施，以保證混凝土的質(zhì)量，滿足結(jié)構(gòu)的正常使用.

［1］楊生茂.混凝土及拌合料.北京.中國計劃出版社，1999

［2］過鎮(zhèn)海.鋼筋混凝土原理.北京.清華大學出版社，1999

［3］曹雙寅.工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.南京.東南大學出版社，2002

［4］哈爾濱工業(yè)大學等合編.混凝土及砌體結(jié)構(gòu).北京.中國建筑工業(yè)出版社，2002