论砌体裂缝的形成原因与控制要点

论砌体裂缝的形成原因与控制要点

摘要：
随着我国的改革开放，国民经济的飞速发展和科学技术的进步，房地产业的异军突起，建筑施工技术得到空前长进，加上《建筑法》的实施，建筑质量问题越来越受到各方面的重视。本文分析了建筑物裂缝形成的原因，并且提出了控制要点。由于砌体结构造价较低，在我国广大中小城市及农村广泛应用。但是砌石结构自身特点，不可避免的会存在裂缝，最常见的裂缝原因是温度变形和地基不均匀沉降引起的，但也有因负荷载过大或截面过小导致的裂缝，则其危害性很严重。

关键词：砌体结构；裂缝；控制要点；裂缝处理



一、砌体结构裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

(一)设计原因
1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。
2.设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。
3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。
4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
5.设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

(二)材料原因
1.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。
2.骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。
3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。
4.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。
5.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

(三)混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。
2.配合比中水灰比(水胶比)过大。
3.单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。
4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。
5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

(四)施工及现场养护原因
1.现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。
2.高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。
3.对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。
4.大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。
5.现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。
6.现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。
7.现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝
。
(五)使用原因(外界因素)
1.构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。
2.使用荷载超负。
3.野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。
4.周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。
5.意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。


二：混凝土砌体结构工程中常见裂缝及控制要点

1.干缩裂缝及控制要点
　 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在０．０５～０．２ｍｍ之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
　 主要控制要点：
(一).是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。
(二).是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂。
(三).是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。
(四).是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
(五).是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

2.塑性收缩裂缝及控制要点
　 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
　 主要控制要点：
(一).是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
(二).是严格控制水灰比，掺入高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。
(三).是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。
(四).是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
(五).是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

3.沉陷裂缝及控制要点
　 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈３０°～４５°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
　 主要控制要点：
(一).是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。
(二).是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。
(三).是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。
(四).是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。
(五).是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

4.温度裂缝及控制要点
　 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
　 主要控制要点：
(一).是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
(二).是减少水泥用量将水泥用量尽量控制在４５０ｋｇ／ｍ３以下。
(三).是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在０．６以下。
(四).是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。
(五).是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。
(六).是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
(七).是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。
(八).是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。
5.化学反应引起的裂缝及预防
　 混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。
主要的控制要点：
(一)是选用碱活性小的砂石骨料。
(二)是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。
(三)是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。
由于混凝土浇筑、振捣不良或者钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。
通常的预防措施有：
(一).是保证钢筋保护层的厚度。
(二).是混凝土级配要良好。
(三).是混凝土浇筑要振捣密实。
(四).是钢筋表层涂刷防腐涂料。


三、裂缝处理

1.表面修补法
　 表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施
。
2.灌浆、嵌缝封堵法
　 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
　 嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.结构加固法
　 当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

4.混凝土置换法
　 混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

5.电化学防护法
　 电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

6.仿生自愈合法
　 仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。


四、裂缝的预防措施

1.严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确配合比。严格控制水灰和水泥用量。选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
值得注意的是近十几年来，我国一些城市为实现文明施工，提高设备利用率，节约能源，都采用商品混凝土。因此加强对商品混凝土进行塌落度的检查是保证施工质量的重要因素。

2.在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。

3.混凝土楼板浇筑完毕后，表面刮抹应限制到最小程度，防止在混凝土表面撒干水泥刮抹。并加强混凝土早期养护。楼板浇筑后，对板面应及时用材料覆盖、保温，认真养护，防止强风和烈日曝晒。

4.严格施工操作程序，不盲目赶工。杜绝过早上砖、上荷载和过早拆模。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋，避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片，承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝。

5.施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案，杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝，以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时更要杜绝在未浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂，造成变形。


五、裂缝的控制措施

(一)设计方面
1.设计中的‘抗’与‘放’。
在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。
2.设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。
如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。
3.积极采用补偿收缩混凝土技术：
在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。
4.重视对构造钢筋的认识：
在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。
5.对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

(二)材料选择和混凝土配合比设计方面
1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。
2选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。
3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
4.正确掌握好?昆凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
5.配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。

(三)现场混凝土操作方面注意事项
1.浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。
2.混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14—28天。
3.混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
4.避免在雨中或大风中浇灌混凝土。
5.对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。
6.夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。
随着当今我们对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。


结束语：
　　混凝土结构应针对裂缝产生的主要原因，贯彻预防为主的原则，加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝，应查明原因，分析裂缝的类型，选择最合理的修补方法，使施工方便，经济高效。
墙体裂缝有可能是工程建设的时候形成的，也可能是日后维修保养不当造成的。对于已经出现的墙体裂缝，观察裂缝的形状跟走向、有无发展趋势，分析裂缝产生的原因，确定裂缝的性质。判断裂缝对房屋结构安全有无影响。如果不影响安全，则作简单处理即可。如影响大，则要采取适当的技术手段加固处理。如确实无修缮价值，则要尽快拆除。


名词解释：

混凝土配合比：指混凝土中各组成材料之间的比例关系。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示（水泥的质量为1）。
收缩裂缝包括：混凝土硬化前失水产生的塑性收缩，水泥水化过程产生的化学收缩和自生收缩，混凝土降温过程产生的温降收缩，以及混凝土硬化后干燥失水产生的干缩。这些收缩单独或同时作用，都可能导致混凝土裂缝，统称‘收缩裂缝’。而干缩仅仅是混凝土硬化后阶段发生，属于后期裂缝。
塑性收缩：指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。


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