于大體積混凝土裂縫的探討

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摘要：施工當中難免遇到裂縫的問題，一般人們首先想到的是結構問題，但也不全是這樣。有時裂縫只是建筑表面的現象，它并不會影響結構的安全。本文主要介紹裂縫的產生及防治。
關鍵詞：大體積混凝土 裂縫
 
建筑裂縫分析
一、     裂縫簡述：
施工當中難免遇到裂縫的問題，一般人們首先想到的是結構問題，但也不全是這樣。有時裂縫只是建筑表面的現象，它并不會影響結構的安全。
二、     裂縫的形成：
（一）   墻體裂縫：
1、              沉降裂縫：
由于地基的不均勻沉降，使磚砌墻體表面產生一些不同性質的裂縫。由于磚混結構一般性裂縫（除嚴重開裂外）不危及結構安全和使用，往往容易被人們忽視，致使這類裂縫屢次發(fā)生，形成隱患。當地震及其他荷載作用下，容易引起提前破壞，所以應采取有效措施減少和防止裂縫的產生。
1）              現象：
a、              斜裂縫一般發(fā)生在縱墻的兩端，多數裂縫通過窗口的兩個對角，裂縫向沉降較大的方向傾斜，并由下向上發(fā)展。由于橫墻剛度較大（門窗洞口較少），一般不會產生較大的相對變形，所以很少出現這類裂縫。裂縫多在墻體下部，向上逐漸減少，寬度下大上小，常常在房屋建成后不久就出現，其數量及寬度隨時間而逐漸發(fā)展。
b、              窗間墻水平裂縫。一般在窗間墻的上下對角處成對出現，沉降大的一邊裂縫在下，沉降小的一邊裂縫在上。
c、              豎向裂縫發(fā)生在縱墻中央的頂部和底層窗臺處，裂縫上寬下窄。當縱墻頂層有鋼筋混凝土圈梁時，頂層中央頂部豎向裂縫則較少。
2）              原因分析：
a、              斜裂縫主要發(fā)生在軟弱土地基上，由于地基不均勻下沉，使墻體承受較大的剪切力，當結構剛度較差，施工質量和材料強度不能滿足要求時，導致墻體開裂。
b、              窗間墻水平裂縫產生的原因是在沉降單元上部受到阻力，使窗間墻受到較大的水平剪力，而發(fā)生上下位置的水平裂縫。
c、              房屋低層窗臺下豎直裂縫，是由于窗間墻承受荷載后，窗臺墻起反梁作用，特別是較寬大的窗口或窗間墻承受較大的集中荷載情況下，窗臺墻因反向變形過大而開裂，由于凍脹作用而在窗臺處發(fā)生裂縫。
3）              預防措施：
a、              合理設置沉降縫。凡不同荷載（高差懸殊的房屋）、長度過大、平面形狀較為復雜，同一建筑物地基處理方法不同和有部分地下室的房屋，都應從基礎開始分成若干部分，設置沉降縫，使其各自沉降，以減少或防止裂縫產生。沉降縫應有足夠的寬度，操作中應防止?jié)仓α簳r將斷開處澆在一起，或磚頭、砂漿等雜物落入縫內，以免房屋不能自由沉降而發(fā)生墻體拉裂現象。
b、              加強上部結構的剛度，提高墻體抗剪強度。由于上部結構剛度較強，可以適當調整地基的不均勻下沉。所以應在基礎頂面及各樓層門窗口上部設置圈梁，減少澆水潤濕、改善砂漿各易性、提高砂漿飽滿度和磚層間的粘結（提高灰縫的砂漿飽滿度可以大大提高墻體的抗剪強度）。在施工臨時時間斷處盡量留置斜槎。當留置直槎時，應加拉接筋。
c、              加強地基探槽工作。對于較復雜的地基，在基槽開挖后應進行普遍釬探，等探出的軟弱部位進行加固處理后，方可進行基礎施工。
d、              寬大窗口下部應考慮設混凝土梁以適應窗臺反梁作用的變形，防止窗臺處產生豎直裂縫。為避免多層房屋底層窗臺下出現裂縫，除了加強基礎整體性外，也可以采取通長配筋的方法來加強。窗臺部位也不宜使用過多的半磚砌筑。
4）              治理方法：
對于墻體產生裂縫首先應作好觀察工作，注意裂縫開展規(guī)律。對于非地震區(qū)一般性裂縫，如若干年后不再發(fā)展，則可以認為不影響結構安全使用，局部寬縫處，用砂漿堵抹即可。對于影響安全使用的結構裂縫，應進行加固處理。對于因墻體原材料強度不夠而發(fā)生的裂縫，墻面可敷貼鋼筋網片，并配置穿墻壁拉筋加以固定，然后灌細石混凝土或分層抹水泥砂漿進行加固。墻體裂縫的加固方法，應結合裂縫性質和嚴重程度，由設計部門提出。
2、              溫度裂縫：
1）              現象：
a、              八字縫出現在頂層縱墻的兩端（一般在1-2個開間的范圍內），嚴重時可發(fā)展至房屋1/3長度內，有時在橫墻上也可能發(fā)生。裂縫寬度一般中間大，兩端小，當外縱墻兩端有窗時，裂縫沿窗口對角方向裂開。
b、              水平裂縫。一般發(fā)生在平屋頂屋檐下或頂層圈梁2-3皮磚的灰縫位置。裂縫一般沿外墻頂部斷續(xù)分布，兩端較中間嚴重，在轉角處，縱、橫墻水平還不夠相交而形成包角裂縫。
2）              原因分析：
a、              八字裂縫一般發(fā)生在平屋頂房屋頂層縱墻面上，這種裂縫往往在夏季屋頂圈梁、挑檐混凝土澆筑后，而保溫層未施工前，由于混凝土和磚砌體兩種材料線脹系數不同，在較大溫差情況下，縱墻因不能自由縮短而在兩端產生八字斜裂。無保溫屋蓋的房屋，經過冬、夏氣溫的變化也容易產生八字裂縫。
b、              檐口下水平裂縫、包角裂縫以及在較長的多層房屋樓梯間處的豎直裂縫，產生的原因與上達原因相同。
3）              預防措施：
a、              合理安排屋面保溫層施工。由于屋面結構施工完畢至作好保溫層，中間有一段時間間隔，因此屋面施工應盡量避開高溫季節(jié)。屋面挑檐可采取分塊預制或留置伸縮縫，以減少混凝土伸縮對墻體的影響。
4）              治理方法：
與沉降裂縫治理相同。
3、              其它裂縫：
1）              現象：
a、              在較長的多層房屋樓梯間處，樓梯休息平臺與樓板鄰接部位發(fā)生的豎直裂縫。
b、              大梁底部的墻體（窗間墻），產生局部豎直裂縫。
2）              原因分析：
大梁下面墻局部豎直裂縫，主要由于未設梁墊或梁墊面積不足，磚墻局部承受荷載過大所引起的。此外，與磚和砂漿標號偏低、施工質量差也有關。
3）              預防措施：
a、              有大梁集中荷載作用于的窗間墻，應有一定的寬度，梁下較小的窗間墻，施工中應避免留腳手眼。
b、              有些墻裂縫具有地區(qū)性特點，應同設計與施工部門，結合本地區(qū)氣候、環(huán)境和結構形式、施工方法等，進行綜合調查分析，然后采取措施，加以解決。
4）              治理方法：
與沉降裂縫治理相同。
（二）   混凝土裂縫：
對有些結構按其所處條件的不同，允許存在一定寬度的裂縫。但施工中仍盡可能采取有效的技術措施控制裂縫，使結構盡量不出現裂縫，或盡量減少裂縫的數量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現，以確保工程質量。
裂縫按產生的原因有：由外荷載（包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載）引起的裂縫；由變形（包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等）引起的裂縫；由施工操作（如制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等）引起的裂縫。
按裂縫的方向、形狀有：水平裂縫，垂直裂縫，橫向裂縫，縱向裂縫，斜向裂縫以及放射狀裂縫等。按裂縫深度有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。
1、              塑性裂縫：
1）              現象：
裂縫在結構表面出現，形狀很不規(guī)則且長短不一，互不連貫，類似干燥的泥漿面。大多在混凝土澆筑初期（一般在澆筑后4小時左右），當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，或本身溫度長時間過高（40℃以上），而氣候很干燥的情況下出現。塑性裂縫又稱龜裂，屬于干縮裂縫，出現普遍。
2）              原因分析：
a、              混凝土澆筑后，表面沒有及時覆蓋，受風吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，產生急劇的體積收縮，而此時混凝土早期強度很低，不能抵抗這種變形應力而導致開裂。
b、              使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的粉砂。
c、              混凝土水灰比過大，模板過于干燥。
3）              預防措施：
a、              配制混凝土時，應嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率；同時，要振搗密實，以減少收縮量，提高混凝土抗裂度。
b、              澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕潤。
c、              混凝土澆筑后，對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養(yǎng)護。
d、              在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工，混凝土澆筑后，應及早進行噴水養(yǎng)護，使其保持濕潤；大面積混凝土宜澆完一段，養(yǎng)護一段。此外，要加強表面的抹壓和養(yǎng)護工作。
e、              混凝土養(yǎng)護可采用表面噴氯偏乳液養(yǎng)護劑，或覆蓋濕草袋、塑料布等方法；當表面發(fā)現微細裂縫時，應及時抹壓，再覆蓋養(yǎng)護。
f、              設擋風設施。
4）              治理方法：
a、              此類裂縫對結構強度影響不大，但傳統(tǒng)使鋼筋銹蝕，可在表面抹一層薄砂漿進行處理。對于預制構件，可在裂縫表面涂環(huán)氧膠泥或粘貼環(huán)氧玻璃布進行封閉處理。
2、              干縮裂縫：
1）              現象：
裂縫為表面性，寬度較細。其走向縱橫交錯，沒有規(guī)律。較薄的梁、板類構件（或桁架桿件），多沿短向分布；整體性結構多發(fā)生在結構變截面處；平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣，大體積混凝土在平面部位較為多見，但側面也常出現，并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。
2）              原因分析：
a、              混凝土成型后，養(yǎng)護不當，受到風吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束，出現拉應力，引起混凝土表面開裂，或者構件水分蒸發(fā)，產生體積收縮受到地基或墊層的約束，而出現干縮裂縫。
b、              混凝土構件長期露天堆放，表面濕度經常發(fā)生劇烈變化。
c、              采用含泥量大的粉砂配制混凝土。
d、              混凝土經過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層。
e、              后張法預應力構件露天生產后長久為張拉等。
3）              預防措施：
a、              混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大；嚴格控制砂石含泥量，避免使用過量粉砂；混凝土應振搗密實，并注意對板面進行抹壓，可在混凝土初凝后、終凝前進行二次抹壓，以提高混凝土抗拉強度，減少收縮量。
b、              加強混凝土早期養(yǎng)護，并適當延長養(yǎng)護時間。長期露天堆放的預制構件，可覆蓋草簾、草袋，避免曝曬，并定期適當灑水，保持濕潤。薄壁構件則應在陰涼地方堆放并覆蓋，避免發(fā)生過大濕度變化。
3、              干縮裂縫：
1）              現象：
表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性；梁板式或長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊；大面積結構裂縫?？v橫交錯。深進的和貫穿的溫度裂縫，一般與短邊方向平行或接近于平行，裂縫沿全長分段出現，中間較密。裂縫寬度大小不一，一般在0.5mm以下。裂縫寬度沿全長沒有太大的變化。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間，縫寬受溫度變化影響較明顯，冬季較寬，夏季較細。沿斷面高度，裂縫大多呈上寬下窗狀，但個別也有下寬上窄情況，遇上下邊緣區(qū)配筋較多的結構，在時也出現中間寬兩端窄的梭形裂縫。
2）              原因分析：
a、              表面溫度裂縫，多由于溫度較大?；炷两Y構，特別是大體積混凝土基礎澆筑后，在硬化期間放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，使混凝土表面和內部溫差很大。當溫度產生非均勻的降溫時（如施工中注意不夠，過早拆除模板；冬季施工，過早除掉保溫層，或受到寒潮襲擊），將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產生較大的降溫收縮，此時表面胺到內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力（內部降溫慢，受自約束而產生壓應力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量很低，因而出現裂縫（這種裂縫又稱為內約束裂縫）。但這種溫差僅在表面處較大，離開表面就很快減弱。因此，裂縫只在接近表面較淺的范圍出現，表面層以下結構仍保持完整。
b、              深進的和貫穿 的濁裂縫多由于結構降溫差較大，受到外界的約束而引起的。當大體積混凝土基礎、墻體澆灌在堅硬地基（特別是巖石地基）或厚大的老混凝土墊層上時，沒有采取隔離層等放松約束的措施，如果混凝土澆灌時溫度很高，加上水泥水化熱的混凝土冷卻收縮，全部或部分地受到地基、混凝土墊層或其他外部結構的約束，將傳統(tǒng)在混凝土澆筑后2-3個月或更長時間出現，裂縫較深，有時是貫穿性的，將破壞結構的整體性?；A工程長期不回填，受風吹日曬或寒潮襲擊作用；框架結構的梁、墻板、基礎梁，由于與剛度較大的柱、基礎連接，或預制構件澆筑在臺座伸縮縫處，因溫度變形受到約束，降溫時也常出現這類裂縫。采用蒸氣養(yǎng)護的預制構件，混凝土降溫制度控制不嚴，降溫過速，或養(yǎng)生窯坑急劇揭蓋，使混凝土表面劇烈降溫，而受到肋部或胎模的約束，常導致構件表面或肋部出現裂縫。
3）              預防措施：
a、              盡量選用低熱或中熱水泥（如礦渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；或混凝土中摻適量粉煤灰；或利用混凝土的后期強度，降低水泥用量，以減少水化熱量。
b、              選用良好級配的骨料，并嚴格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加強振搗，以提高混凝土的密實性和抗拉強度。
c、              在混凝土中摻加緩凝劑，減緩澆筑速度，以利于散熱，或摻木鈣、減水劑，以改善和易性，減少水泥用量。
d、              避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土；必須在熱天澆筑時，可采用冰水或深井涼水拌制混凝土，或設置簡易遮陽裝置，并對骨料進行噴水預冷卻，以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。
e、              分層澆筑混凝土，每層厚度不大于30厘米，以加快熱量散發(fā)，并使溫度分布均勻，同時也便于振搗密實。
f、              大體積混凝土適當預留一些孔道，采取通冷水或冷氣降溫。
g、              大型設備基礎采取分塊分層間隔澆筑（間隔時間5~7天）分塊厚度1~1.5m，以利水化熱散發(fā)和減少約束作用；或每隔20~30m留一條0.5~1.0m寬的臨時間斷縫，40天后再用干硬性細石混凝土澆筑，以減少溫度收縮應力。
h、              澆筑混凝土后，表面應及時用草袋、鋸末、砂等覆蓋，并灑水養(yǎng)生。深搞基礎可采取灌水養(yǎng)護（或在混凝土表面四周砌一皮磚進行灌水養(yǎng)護）。夏季應適當延長養(yǎng)護時間，使之緩慢降溫。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應采取保溫措施，以防寒潮襲擊。拆模時，塊體中部和表面溫差不宜大于20℃，以防止急劇冷卻造成表面裂縫?；A混凝土拆模后要及時回填。
i、              在巖石地基或較厚大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土時，可在巖石地基或混凝土墊層上澆瀝青膠并撒鋪5mm厚或鋪二層瀝青油氈紙，以消除或減少約束作用。
j、              蒸汽養(yǎng)護構件時，控制升溫速度不大于25℃/小時，降溫速度不大于20℃/小時，并緩慢揭蓋，及時脫模，避免引起過大的溫度應力。
4）              治理方法：
a、              溫度裂縫對鋼筋銹蝕、碳化、抗凍融（有抗凍要求的結構）、抗疲勞（對受動荷載構件）等方面有影響，故應采取措施治理?？梢圆捎猛績杀榄h(huán)氧膠泥或貼環(huán)氧玻璃布，以及抹、噴水泥砂漿等方法進行表面封閉處理，對有防水、抗?jié)B要求的結構，縫寬大于0.1mm的深進或貫穿性裂縫，應根據裂縫可灌程度，采用灌水泥漿或化學漿液（環(huán)氧、甲凝或丙凝漿液）方法進行裂縫修補，或者灌漿與表面封閉同進采用。寬度不大于0.1mm的裂縫，由于后期水泥生成氫氧化鈣、硫酸鋁鈣等類物質，能使裂縫自行愈合，可不處理或只進行表面處理即可。
4、              不均勻沉陷裂縫：
1）              現象：
不均勻沉陷裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關，有的在上部，有的在下部，一般與地面垂直或呈30°~45°角方向發(fā)展。較大的不均勻沉陷裂縫，往往上下或左右有一定的差距，裂縫寬度受溫度變化影響較小，因荷載大小而異，且與不均勻沉降值成比例。
2）              原因分析：
a、              結構、構件下面的地基未經夯實和必要的加固處理，混凝土澆筑后，地基因沒水引起不均勻沉降。
b、              平臥生產的預制構件（如屋架、梁等），由于側向剛度較差，在弦、腹桿件或梁的側面常出現裂縫。
c、              模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動，以及過早拆模，也常導致不均勻沉陷裂縫出現。
3）              預防措施：
a、              對松軟土、填土地基應進行必要的夯實和加固。
b、              避免直接在松軟土或填土上制作預制構件，或經壓夯實處理后作預制場地。
c、              模板應支撐牢固，保證有足夠強度和剛度，并使地基受力均勻。拆模時間不能達早，應按規(guī)定執(zhí)行。
d、              構件制作場地周圍應作好排水措施，并注意防止水管漏水或養(yǎng)護水浸泡地基。
4）              治理方法：
不均勻沉陷裂縫對結構的承載能力和整體性有較大的影響，因此，應根據裂縫的嚴重程度，會同設計等有關部門對結構進行適當的加固處理（如設鋼筋混凝土圍套、加鋼套箍等）。