李思思

（中國建筑科學研究院深圳分院，深圳 518057）

國民經(jīng)濟的快速發(fā)展引起國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施如火如荼的進行，公路、鐵路、航空、水路等各個領(lǐng)域都需要大量混凝土，混凝土材料已成為世界上用量最大且用途最為廣泛的工程材料之一。以我國為例，僅2010年中國混凝土消耗量為1.0×109t，而當年世界混凝土產(chǎn)量為2.1×109t，幾乎是當年世界產(chǎn)量的一半?；炷恋拇罅渴褂茫环矫婕涌觳牧?、科技技術(shù)的快速發(fā)展，另一方面，由此帶來的相關(guān)問題也層出不窮。其中，最普遍的問題就是混凝土的裂縫控制問題。對于現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)來講，裂縫的出現(xiàn)會帶來一系列問題，主要表現(xiàn)為：裂縫的存在一方面減小建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、耐久性以及結(jié)構(gòu)的整體防水性能，給建筑結(jié)構(gòu)的安全使用帶來一定程度的影響；同時影響結(jié)構(gòu)的外觀，弱化了結(jié)構(gòu)的整體美觀?；炷恋牧芽p問題早已成為國內(nèi)外廣大科研人員重點關(guān)注的問題之一。

1 現(xiàn)澆混凝土裂縫形成的原因分析

根據(jù)大量科研成果以及實際工程中混凝土裂縫出現(xiàn)的原因分析，對于現(xiàn)澆混凝土來講，混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因主要有以下幾個方面。

1.1 荷載作用下形成的裂縫

混凝土構(gòu)件在荷載作用下引起的主拉應力大于混凝土自身的抗拉強度或者主拉應變超過其極限拉伸應變后，導致混凝土構(gòu)件受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫。荷載作用下引起的裂縫的主要特點是：裂縫主要出現(xiàn)在構(gòu)件的受拉區(qū)域或者剪拉區(qū)域，且裂縫形狀多為楔形裂縫。對于受彎構(gòu)件，最大正、負彎矩處的裂縫基本上都為豎向裂縫；對于軸心受拉構(gòu)件，裂縫形式一般為貫穿整個截面的主裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載作用下常見的裂縫形狀如圖1～圖3所示。

1.2 溫度變化引起的裂縫

溫度變化引起的裂縫主要體現(xiàn)在2個方面：對于配筋率較大的鋼筋混凝土構(gòu)件，當暴露在外界環(huán)境中時容易受到環(huán)境溫度變化的影響，這主要受季節(jié)變化、晝夜交替等因素的影響；對于大體積混凝土的澆筑，澆筑過程會明顯受到水化熱的影響，當一次性澆筑量過大時，產(chǎn)生的大量水化熱不能有效的消耗，導致混凝土構(gòu)件的內(nèi)、外表面溫度存在較大差異，從而導致溫度裂縫的產(chǎn)生，嚴重時甚至出現(xiàn)貫穿裂縫。

1.3 結(jié)構(gòu)不均勻沉降引起的裂縫

結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降后將導致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生協(xié)同變形，導致構(gòu)件產(chǎn)生裂縫；同時，隨著不均勻沉降的進一步增大或者不均勻性增強，裂縫會越來越大。

1.4 混凝土收縮變形引起的裂縫

通常情況下，混凝土收縮變形主要包括混凝土材料的塑形收縮，失水狀態(tài)下的干燥收縮以及碳化引起的收縮等。

1.5 內(nèi)部化學反應引起的裂縫（堿－骨料）

化學反應引起的裂縫主要指堿－骨料發(fā)生的化學反應，主要包括2種：1種是堿與硅酸鹽骨料之間發(fā)生的化學反應，另1種是堿與碳酸鹽骨料之間發(fā)生的化學反應。一般情況下控制這種裂縫的方法有以下幾個方面：控制混凝土骨料，盡可能地選擇非活性的骨料；控制水泥中堿的含量，或者添加一些有特殊性質(zhì)的添加劑。

2 混凝土開裂的控制

通常情況下，混凝土構(gòu)件都是在帶裂縫狀態(tài)下進行工作的，因此對于混凝土裂縫產(chǎn)生的類型有必要進行說明。根據(jù)相關(guān)研究成果發(fā)現(xiàn)，裂縫最初發(fā)生在混凝土構(gòu)件的內(nèi)部，經(jīng)過進一步發(fā)展在整個構(gòu)件內(nèi)形成一個微裂縫的網(wǎng)絡。因此，雖然表面上暫時發(fā)現(xiàn)不了裂縫的存在，但是實際上構(gòu)件內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生了大量的裂縫。表1給出了混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類型。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的類型

3 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的方法

對于現(xiàn)澆混凝土來講，裂縫控制的方法主要做到“防、放、抗”3方面相結(jié)合的原則，從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及配合比方面、施工水平、施工環(huán)境以及現(xiàn)場管理等方面進行綜合考慮，嚴格執(zhí)行。

3.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面

在進行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應嚴格按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010）等國家相關(guān)標準規(guī)范執(zhí)行。除此之外，還應根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010），結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)物所在地的抗震等級、場地使用條件、建筑物的使用功能、平面尺寸及相關(guān)規(guī)模，同時考慮建筑物所在地區(qū)的氣候條件、相關(guān)裝飾裝修要求等影響因素，采取一定的措施，最大程度控制混凝土收縮，避免因地基基礎(chǔ)等原因?qū)е禄炷脸霈F(xiàn)裂縫。結(jié)合大量的現(xiàn)澆混凝土施工經(jīng)驗，由于現(xiàn)澆混凝土在施工期間所經(jīng)歷的溫度差異和環(huán)境差異變化較大，因此在施工中可以采取“先放再抗”的設(shè)計原則。在設(shè)計中可以通過減小結(jié)構(gòu)約束，通過合理設(shè)置后澆帶等措施減小裂縫的產(chǎn)生。其次，合理設(shè)計構(gòu)造鋼筋的布置形式，構(gòu)造鋼筋應布置在受力主筋的外側(cè)，同時在混凝土中可以適當添加一些用于改善混凝土抗裂性能的添加劑，提高現(xiàn)澆混凝土抵抗因溫差、環(huán)境改變引起的裂縫的能力。

3.2 混凝土材料和配合比方面

混凝土材料的選擇應該嚴格按照國家相關(guān)行業(yè)規(guī)范和標準的規(guī)定進行選擇。水泥的選擇方面，宜選擇硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或者礦渣硅酸鹽水泥。骨料的選擇方面，應注意骨料的級配、質(zhì)量，具體的講，骨料應選擇級配良好且干凈的中砂和級配良好且孔隙率較小的粗骨料，同時要注意骨料中其他雜質(zhì)的相對含量應滿足相關(guān)標準的要求。添加劑方面，對于常用的普通混凝土，應盡可能采用普通減水劑或中效減水劑，而對于大體積混凝土，考慮到混凝土構(gòu)件的收縮變形較大且水化熱產(chǎn)生的溫差效應引起的裂縫，應選擇對混凝土收縮變形及水化熱影響較小的外加劑或者其它一些摻合料?；炷僚浜媳确矫?，應嚴格按照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進行執(zhí)行，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)中要求的強度等級、結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B等級以及工作性能等進行具體的設(shè)計。

3.3 施工水平、環(huán)境及管理方面

選擇具有一定資質(zhì)的施工企業(yè)進行現(xiàn)澆，確保現(xiàn)澆混凝土的施工質(zhì)量。密切注意現(xiàn)澆混凝土的施工季節(jié)，明確環(huán)境溫度、濕度等條件變化對現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生裂縫的影響，嚴格控制施工現(xiàn)場中混凝土的坍落度，避免因環(huán)境、溫度等變化對現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生不利的影響。

施工管理方面，應該制定科學和嚴格的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制標準及措施，同時，合理安排現(xiàn)澆混凝土的澆筑進度，避免因混凝土施工安排不合理影響混凝土澆筑質(zhì)量。對混凝土澆筑中的各項技術(shù)進行嚴格監(jiān)督，確保施工質(zhì)量。

4 結(jié) 語

該文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中現(xiàn)澆混凝土出現(xiàn)裂縫的問題，分析了實際工程中混凝土出現(xiàn)裂縫的原因及裂縫的類型，重點從建筑結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及配合比方面、施工水平、施工環(huán)境以及現(xiàn)場管理等方面對現(xiàn)澆混凝土的裂縫控制方法進行了分析，提出現(xiàn)澆混凝土裂縫控制的相關(guān)措施。

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