《浅谈混凝土结构裂缝的分析及控制》

混凝土结构裂缝是建筑工程中常见的问题。裂缝的产生有多种原因。从材料方面来看，水泥的水化热过高、粗细骨料含泥量超标等会影响混凝土性能，促使裂缝形成。在施工环节，混凝土浇筑时振捣不密实，内部存在空隙，或是养护不当，早期失水过快，都会引发裂缝。结构设计不合理，如构件受力分析错误，配筋不足等也是诱因。

要控制混凝土结构裂缝，需从多方面着手。材料上严格把关，确保原材料质量。施工时遵循规范流程，振捣充分、养护到位。设计方面精确计算，合理配筋，从源头上对裂缝进行有效防控。

摘 要：就混凝土施工中容易产生裂缝的原因进行分析，并从施工角度提出裂缝的控制措施。
    关键词：混凝土；裂缝；分析；控制；限制标准
    混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝，从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的，相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害，但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性，会对钢筋产生腐蚀，是受力使用期应力集中的隐患，应当尽量在各方面给予重视，以避免裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。
    1 高层建筑施工中几个特殊部位的裂缝分析
    1.1大体积基础混凝土板
    高层建筑中随着高度的不断增加，地下室愈做愈深，底板也愈来愈厚，厚度在3m以上的底板已屡见不鲜。高层建筑中基础底板为主要的受力结构，整体要求高，一般一次性整体浇筑。国内外大量实践证明，各种大体积混凝土裂缝主要是温度变化引起。大体积混凝土浇筑后在升温阶段由于体积大，集聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，这样在混凝土内部产生压应力，在外表面产生拉应力，由于此时混凝土的强度低，有可能产生表面裂缝。在降温阶段新浇混凝土收缩因存在较强的地基或基础的约束而不能自由收缩。升温阶段快，混凝土弹性模量低，徐变的影响大，所以降温时产生的拉应力大于升温时产生的压应力。差值过大时，将在混凝土内部产生裂缝，最后有可能形成贯穿裂缝。为解决上述二类裂缝问题，必须进行合理的温度控制。
    混凝土温度控制的主要目的是使因温差产生的拉应力小于同期混凝土抗拉强度的标准值，并有一定的安全系数。为计算温差，就要事先计算混凝土内部的最高温度，它是混凝土浇筑温度、实际水化热温升和混凝土散热温度的总和。混凝土内部的最高温度大多发生在浇筑后的3～7天。
    通过大量实际施工案例，经分析后，为避免裂缝出现，可采用合理选用材料，降低水泥水化热，优化混凝土集料的配合比，控制水灰比，减少混凝土的干缩等措施加以控制。如有可能，减少浇筑长度，增加养护时间，减少降温速率对控制贯穿裂缝也有一定的意义。
    1.2地下室混凝土墙板及楼板的裂缝分析
    地下室墙板的裂缝产生与基础大体积混凝土裂缝产生的原因有相同之处，即混凝土在硬化过程中由于失水会产生收缩应变，在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程会产生温度应变。但又有其特点：一是墙板受到基础、外围楼板受到地下室外墙的极大约束，这种约束远大于桩基对基础的约束，产生贯穿裂缝的机率大。二是内墙板及楼板受环境温度影响较大。三是内外温差小，产生表面裂缝的机率小。四是养护困难，散热快、降温速率大，混凝土的松驰徐变优势难以利用，在气温骤变季节尤应注意。
    2 裂缝的控制措施
    2.1严格控制混凝土原材料的的质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少(1%～1.5%以下)。
    2.2细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。
    2.3浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水。
    2.4根据工程特点，可以利用混凝土后期强度，这样可以减少用水量，减少水化热和收缩。
    2.5加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。
    2.6混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
    2.7采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。
    2.8对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%～50%。
    3 混凝土裂缝限制标准
    混凝土裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的。有害程度的标准是根据使用条件决定的，如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。
    如果结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，那么混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm；在温气及土封号为0.3mm；在海水及干湿交替中为0.15mm。当沿裂缝有害程度高时，必须处理。
    近年来，由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高，对房屋质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求，应用适当的允许范围；当观察人距离结构20～50cm时，可看清0.05mm宽度的裂缝，是最严格的要求；距离1～2cm时可看清0.1～0.2mm的裂缝，是一般要求；距离5～10cm时可看清0.5～1.0mm的裂缝，是必须修补的裂缝，有时虽然裂缝不宽，但是呈网状密布，给人一种精神上的不愉快的感觉，需要修补；对有渗水的任何宽度裂缝必须处理。上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求，不应据此降低评定等级。
    结语
    混凝土结构的施工，绝对安全是不可能达到的，但在可接受的概率水平上可以得到保证，该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前，可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作，是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果。
    参考文献
    [1]王东海.水工混凝土建筑物裂缝产生原因与处理方法[J].山西建筑，2007（16）.
    [2]夏俊海.潮湿环境现浇混凝土裂缝的处理措施[J].建筑工人，2005（6）. 来源: 《建筑中文网》.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200905/13005.htm