淺析建筑混凝土結構裂縫的成因及其控制措施
摘要：建筑物鋼筋混凝土結構的普遍應用，伴隨著商品混凝土的推廣，建筑樓面出現裂縫的機率在增加，日益受到社會人士關注；專家認為控制裂縫是個系統(tǒng)工程。樓面結構出現裂縫原因復雜，有材料、溫度變化等原因，也有設計、施工、使用等方面問題，而樓面沿板內預埋管線出現的裂縫尚未引起工程人員足夠重視，尋找其成因，利于有目的進行裂縫控制。
關鍵詞：混凝土 裂縫 成因 控制
混凝土工程中材料的特性決定了結構較易產生裂縫，從實踐中來看施工中混凝土出現裂縫的概率也是很大的，相當一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害，但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性，會對鋼筋產生腐蝕，是受力使用期應力集中的隱患，應當盡量在各方面給予重視，以避免裂縫的出現或把裂縫控制在許可的范圍之內。
一、裂縫的成因分析
裂縫的形成有外荷載、結構計算模型差異、材料的收縮（主要為的混凝土收縮、溫度變形）等原因造成。從技術角度來分析，有設計、施工、材料等方面問題，主要反映如下：
1、從設計方面看 ⑴樓板剛度不足：設計按多跨連續(xù)板進行配筋計算，側重于滿足結構安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素，樓板高跨比僅為L/33.6-L/35，其剛度較小對裂縫控制很不利。⑵樓板構造配筋設計不周：設計在支座處按常規(guī)配設負筋，在中部板面不配鋼筋，當板面出現溫度變形和混凝土收縮，因無構造鋼筋約束，板面即出現裂縫。⑶樓板內布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設計，實際施工中出現水電管交叉疊放，或由于設計考慮管內容線面積，部分預埋管徑≥D25；且設計管線位置在樓板跨中，即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度（15%-40%）削弱，成為樓板最易開裂的部位；當樓板收縮應力大于混凝土極限抗拉強度時，即出現沿管線表面呈直線狀的裂縫。⑷從房屋的空間結構來看，剪力墻剛度大，約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形，而梁剛度又較板剛度大，因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上，造成這塊板開裂。⑸膨脹劑的選用與摻量：設計未明確混凝土的限制膨脹率，只提出膨脹劑的品種和摻量范圍，施工時按設計提供摻量進行配比施工，使混凝土的實際限制膨脹率不能達到最佳限制膨脹率。
2、從施工方面看 ⑴水電預埋管施工時在板內位置欠合理：管位置過高或過低；位置過高時，極易在板面出現因混凝土硬化收縮產生的裂縫，也易在維修裂縫或室內裝修時損壞管線；兩根管線并行布置時，管線間距過小甚至并攏，更易因管線集中而產生裂縫。⑵空載養(yǎng)護期不足：從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放，平均空載養(yǎng)護期僅為一天半，人為因素過早地震動、荷載造成樓板幼齡混凝土內部受損開裂。且施工中用塔吊吊運的鋼管、鋼筋等周轉材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預埋管線部位。
3、從材料方面看 樓板商品混凝土強度為C40（8層以下）C35（8—18層）C30（18層以上），其收縮變形值為同標號普通混凝土的1.2--1.3倍，且商品混凝土單方用水量過大（200Kg），其中部分水在振搗時被游離出來，部分水與水泥結合成凝膠，相當大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中，成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后，板面和板底長期裸露在大氣中，后期施工的細石混凝土面層養(yǎng)護期過后也長期處于干燥環(huán)境中。正是這種環(huán)境效應（受溫度、濕度、風力影響使水泥石毛細孔、凝膠孔內的自由水由表及里逐漸蒸發(fā)），和尺寸效應（樓板裸露面積大，厚度?。┑墓餐绊?，使樓板較其它構件更易出現干縮裂縫。
混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因，而由于施工管線預埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合，使本工程樓板沿預埋管線處出現大量裂縫。
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二、裂縫的控制措施
?。ㄒ唬┛傮w而言
1、設計措施 1)增配構造筋提高抗裂性能，配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3～0.5%之間。2)避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20～30m，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。
2、施工措施 1)嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術標準，選用低水化熱水泥，粗細骨料的含泥量應盡量減少(1～1.5%以下)。2)細致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑。3)澆筑時間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。4)根據工程特點，可以利用混凝土后期強度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。5)加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。6)混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上，混凝土的現場試塊強度不低于C5。7)采用兩次振搗技術，改善混凝土強度，提高抗裂性。8)根據具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術。9)對于高強混凝土，應盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰，摻量15%～50%。
?。ǘ┚唧w措施
1、加強設計控制：梁板混凝土強度等級不宜大于C30；樓板應雙層雙向配筋，屋面、轉換層樓面配筋宜加強；樓板內管線應避免出現交叉（將交叉部位設置在梁或墻上）；控制管線直徑，使其不超過板厚的20%且≤D25；重視房屋外圍護構件（外墻、屋面、門窗等）的保溫設計，若使房屋具有良好的保溫性能，不僅可大幅度降低房屋長期能耗，更是減少因溫差變形而引起裂縫的有效手段。
2、加強施工控制：采取有效固定措施（經計算高度的鋼筋撐腳，預埋管線時管扎在撐腳上或采用砂漿墊塊固定）使預埋管布置在板中部；延長空載養(yǎng)護時間，減少早期荷載裂縫；并行走向管線間距應大于0.25m，在管線集中或交叉處設加強筋，并在上下部鋪放鋼絲網，寬度應大于管區(qū)100mm；控制施工期間及竣工后的門窗洞口風速，減少環(huán)境溫差和風速對結構的影響。
3、通過商品混凝土生產級配中材料的替換和外加劑的合理使用，降低商品砼的水泥和水用量；配比中添加聚丙烯纖維，可有效減少早期收縮裂縫（本工程在14層、18層樓板及屋面使用，摻量為1.2Kg/m3）；合理選用混凝土膨脹劑（宜選用一等品），其摻量應經試配確定，來滿足設計的限制膨脹率；加強養(yǎng)護，延長養(yǎng)護時間，也可在板面和板底拆模后涂刷養(yǎng)護劑，避免混凝土的早期干縮，確保膨脹劑產物的充分水化，使混凝土達到有效的補償收縮作用。
4、在施工前與設計溝通，精心編制施工組織設計，通過材料調換，使樓面面層與樓板混凝土一起澆搗（采取有效保護措施），同時提升上層鋼筋位置，這樣在不增加荷載前提下增大了樓板的剛度，將有效減少裂縫的出現。
參考文獻
[1]管大慶高溫下大體積混凝土溫度計算施工技術1996.2
[2]王鐵夢工程結構裂縫控制北京中國建筑工業(yè)出版社1997.8
（中國混凝土與水泥制品網 轉載請注明出處）
關鍵詞：混凝土 裂縫 成因 控制
混凝土工程中材料的特性決定了結構較易產生裂縫，從實踐中來看施工中混凝土出現裂縫的概率也是很大的，相當一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害，但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性，會對鋼筋產生腐蝕，是受力使用期應力集中的隱患，應當盡量在各方面給予重視，以避免裂縫的出現或把裂縫控制在許可的范圍之內。
一、裂縫的成因分析
裂縫的形成有外荷載、結構計算模型差異、材料的收縮（主要為的混凝土收縮、溫度變形）等原因造成。從技術角度來分析，有設計、施工、材料等方面問題，主要反映如下：
1、從設計方面看 ⑴樓板剛度不足：設計按多跨連續(xù)板進行配筋計算，側重于滿足結構安全，較少考慮混凝土收縮特性和溫度變形等多種因素，樓板高跨比僅為L/33.6-L/35，其剛度較小對裂縫控制很不利。⑵樓板構造配筋設計不周：設計在支座處按常規(guī)配設負筋，在中部板面不配鋼筋，當板面出現溫度變形和混凝土收縮，因無構造鋼筋約束，板面即出現裂縫。⑶樓板內布線欠合理：由于水電施工圖由各專業(yè)設計，實際施工中出現水電管交叉疊放，或由于設計考慮管內容線面積，部分預埋管徑≥D25；且設計管線位置在樓板跨中，即在單層雙向配筋處，樓板有效截面受到很大程度（15%-40%）削弱，成為樓板最易開裂的部位；當樓板收縮應力大于混凝土極限抗拉強度時，即出現沿管線表面呈直線狀的裂縫。⑷從房屋的空間結構來看，剪力墻剛度大，約束了剪力墻間梁板的水平向自由變形，而梁剛度又較板剛度大，因各類因素引起的水平向收縮變形均集中到剪力墻間剛度最小的板上，造成這塊板開裂。⑸膨脹劑的選用與摻量：設計未明確混凝土的限制膨脹率，只提出膨脹劑的品種和摻量范圍，施工時按設計提供摻量進行配比施工，使混凝土的實際限制膨脹率不能達到最佳限制膨脹率。
2、從施工方面看 ⑴水電預埋管施工時在板內位置欠合理：管位置過高或過低；位置過高時，極易在板面出現因混凝土硬化收縮產生的裂縫，也易在維修裂縫或室內裝修時損壞管線；兩根管線并行布置時，管線間距過小甚至并攏，更易因管線集中而產生裂縫。⑵空載養(yǎng)護期不足：從樓面混凝土澆完、收光至施工材料堆放，平均空載養(yǎng)護期僅為一天半，人為因素過早地震動、荷載造成樓板幼齡混凝土內部受損開裂。且施工中用塔吊吊運的鋼管、鋼筋等周轉材料因受剪力墻鋼筋影響多堆放在預埋管線部位。
3、從材料方面看 樓板商品混凝土強度為C40（8層以下）C35（8—18層）C30（18層以上），其收縮變形值為同標號普通混凝土的1.2--1.3倍，且商品混凝土單方用水量過大（200Kg），其中部分水在振搗時被游離出來，部分水與水泥結合成凝膠，相當大一部分為自由水仍留在混凝土孔隙中，成為混凝土干縮的隱患。樓板拆模后，板面和板底長期裸露在大氣中，后期施工的細石混凝土面層養(yǎng)護期過后也長期處于干燥環(huán)境中。正是這種環(huán)境效應（受溫度、濕度、風力影響使水泥石毛細孔、凝膠孔內的自由水由表及里逐漸蒸發(fā)），和尺寸效應（樓板裸露面積大，厚度?。┑墓餐绊?，使樓板較其它構件更易出現干縮裂縫。
混凝土的干縮、溫度收縮、收縮是要因，而由于施工管線預埋欠合理、樓板剛度不足、材料等多重原因綜合，使本工程樓板沿預埋管線處出現大量裂縫。
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二、裂縫的控制措施
?。ㄒ唬┛傮w而言
1、設計措施 1)增配構造筋提高抗裂性能，配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3～0.5%之間。2)避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20～30m，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。
2、施工措施 1)嚴格控制混凝土原材料的的質量和技術標準，選用低水化熱水泥，粗細骨料的含泥量應盡量減少(1～1.5%以下)。2)細致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑。3)澆筑時間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時要求在沙、石堆場搭設簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。4)根據工程特點，可以利用混凝土后期強度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。5)加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。6)混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上，混凝土的現場試塊強度不低于C5。7)采用兩次振搗技術，改善混凝土強度，提高抗裂性。8)根據具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術。9)對于高強混凝土，應盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰，摻量15%～50%。
?。ǘ┚唧w措施
1、加強設計控制：梁板混凝土強度等級不宜大于C30；樓板應雙層雙向配筋，屋面、轉換層樓面配筋宜加強；樓板內管線應避免出現交叉（將交叉部位設置在梁或墻上）；控制管線直徑，使其不超過板厚的20%且≤D25；重視房屋外圍護構件（外墻、屋面、門窗等）的保溫設計，若使房屋具有良好的保溫性能，不僅可大幅度降低房屋長期能耗，更是減少因溫差變形而引起裂縫的有效手段。
2、加強施工控制：采取有效固定措施（經計算高度的鋼筋撐腳，預埋管線時管扎在撐腳上或采用砂漿墊塊固定）使預埋管布置在板中部；延長空載養(yǎng)護時間，減少早期荷載裂縫；并行走向管線間距應大于0.25m，在管線集中或交叉處設加強筋，并在上下部鋪放鋼絲網，寬度應大于管區(qū)100mm；控制施工期間及竣工后的門窗洞口風速，減少環(huán)境溫差和風速對結構的影響。
3、通過商品混凝土生產級配中材料的替換和外加劑的合理使用，降低商品砼的水泥和水用量；配比中添加聚丙烯纖維，可有效減少早期收縮裂縫（本工程在14層、18層樓板及屋面使用，摻量為1.2Kg/m3）；合理選用混凝土膨脹劑（宜選用一等品），其摻量應經試配確定，來滿足設計的限制膨脹率；加強養(yǎng)護，延長養(yǎng)護時間，也可在板面和板底拆模后涂刷養(yǎng)護劑，避免混凝土的早期干縮，確保膨脹劑產物的充分水化，使混凝土達到有效的補償收縮作用。
4、在施工前與設計溝通，精心編制施工組織設計，通過材料調換，使樓面面層與樓板混凝土一起澆搗（采取有效保護措施），同時提升上層鋼筋位置，這樣在不增加荷載前提下增大了樓板的剛度，將有效減少裂縫的出現。
參考文獻
[1]管大慶高溫下大體積混凝土溫度計算施工技術1996.2
[2]王鐵夢工程結構裂縫控制北京中國建筑工業(yè)出版社1997.8
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