混凝土裂缝成因分析和防治措施技术

混凝土裂缝成因分析和防治措施技术1
第一章 引言
随着城市建设的发展和住宅改革制度的深入，用户对房屋环境和质量要求越来越高，常常有各种各样的投诉，其中尤为突出的是建筑物(住宅)裂缝问题反映强烈，引起工程界及社会各界的广泛关注。混凝土结构中的裂缝(尤其是住宅楼板、墙体中的裂缝)容易造成渗漏，影响建筑物的基本使用功能，还引起用户的不安全感。有关的裂缝以及裂缝引起渗漏问题成为消费者投诉的热点。
本市近几年的城市建设飞速发展，尤其是房屋建筑。在建筑业繁荣的背景下，建筑主管部门受到的投诉也多了起来，特别是住房混凝土的裂缝是最普遍的问题之一。作为一个建筑工作者，在当前施工中如何克服混凝土裂缝是一件非常重要的事，本文将对混凝土裂缝的成因进行分析，并提出预防措施和处理方法。
裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，也有环境方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，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。
1. 1混凝土裂缝的分类
混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段，其原因复杂多变，一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。
1.1.1微观裂缝是指肉眼看不到的，砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下，这种砼本身固有的微观裂缝，荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。
1.1.2宏观裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为宽度小于0.2～0.3mm的裂缝是无害的，但是这里必须有个前提，即裂缝不再扩展，为最终宽度。
1. 2裂缝的危害性
楼板或房屋的墙体出现了裂缝，特别是楼板裂缝对结构的危害性是影响房屋的使用功能和耐久性，裂缝会引起楼面漏水，还易引起钢筋锈蚀，长而宽的裂缝会削弱板的承载能力，这不仅仅影响建筑物的正常使用，而且削弱结构的整体性，引起结构承载力和耐久性的降低，房屋裂缝对结构的安全程度造成的影响，大体可分为以下四个方面：
①承载力和安全的影响；
②观感质量的影响；
③对结构功能的影响；
④对耐久性的影响。
1. 3裂缝的现象
1.3.1我公司在98年所承建的泉港区阳泰小区2#住宅楼（框架结构、六层）及惠安明湖小区14#住宅楼（框架结构、六层）工程，在现浇板的四周阳角处均发生了裂缝，即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生45度左右的楼地面斜角裂缝，此通病在现浇楼板的任何一种类型的建筑中都普遍存在。其原因主要是混凝土的收缩特性和温差双重作用所引起的，并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看，现行设计规范侧重于按强度考虑，未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑，配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板混凝土的自由变形，因此在温差和混凝土收缩变化时，板面在配筋薄弱处（即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处）首先开裂，产生45度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有
影响，但在有水源等特殊情况下会发生渗漏缺陷，容易引起住户投诉，是裂缝防治的重点。
1.3.2该工程项目是由现浇钢筋混凝土框架结构组成，预制管桩基础，竣工后几个月，发现各层楼板均有裂缝，反映在以下几方面：
（1）楼板多在端板四角部位出现近45o的斜向裂缝；梁的裂缝多平行于短边，深进的裂缝一般与短边平行或接近平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密，裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下，裂缝宽度沿全长没有多大的变化，并且多发生在施工期间。
（2）天面板与梁交界处产生水平裂缝，甚至梁端出现斜向裂缝较深的裂缝。
（3）另外有一部分裂缝走向无一定规律性．其深度、部位和长短不一。

1.3.3根据上面的原因分析，我公司在2001年泉州圣湖小区的建设中，经设计单位及业主的同意，对四周的阳角处楼面板配筋进行加强，负筋不采用分离式切断，改为沿房间全长配置，并且适当加密加粗，该房屋现浇板的各角落裂缝明显减少。多年来的实践充分证明，凡采纳或按上述设计的房屋，基本上不再发生45度斜角裂缝，已能较满意地解决好楼板裂缝中数量最多的主要矛盾，效果显着。
第二章
2.1裂缝的原因
形成裂缝原因很多，也较复杂。常规裂缝机理有：干缩裂缝、地基下沉裂缝、
温度裂缝、应力集中裂缝、塑性塌落裂缝、塑性收缩裂缝、荷载引起的裂缝、两种结构体系变形不协调、水化热裂缝、钢筋锈蚀裂缝等等。造成裂缝的因素并不由单一因素形成，其中有主要因素和影响相对较小的次要因素。
2.1.1收缩裂缝
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：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。
2.1.2温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热(当水泥用量在350～550 kg／m3，每立方米混凝土将释放出17 500—27 500 kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70oC左右甚至更高)。而混凝土的散热性较差，内部的热量难以传导至表面散出，因此在混凝土结构表面和内部形成较大温差，从而导致混凝土开裂。
2.1.3温度变形
由于外界温度变化，混凝土产生胀缩变形。当混凝土构件受到约束时，将在混凝土构件内产生应力，当由此产生的混凝土内部拉应力超过混凝土极限值时，混凝土便产生温度裂缝。另外，混凝土浇筑后，在硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温度产生非均匀降温时，将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝。
2.1.4施工不当引起的荷载裂缝
现浇商品混凝土框架结构工程与其它材料的结构不同，它是经过原材料搅拌、运输、浇筑、振捣、成型、养护而形成的。在这个长而复杂的施工过程中，任何工序质量控制的缺陷都可能引起混凝土结构裂缝。该工程由于抢工期，模板刚度不足，混凝土浇筑之后尚未结硬而模板变形过大；其次支垫不当、撞击、挤压、振荡，使支撑刚度变异，拆
模时间过早；现浇混凝土楼板过早地承受施工荷载的作用．对其强度生成损害很大。且
上人过多过早，浇板的第二天就进行施工放线，铁工焊接柱钢筋，有些木工开始安柱模，甚至泥工浇筑下一层柱混凝土。楼板施工超载，下道工序的材料堆放不当，模板与钢筋堆放过于集中等等，这对于尚处与硬化期和强度增长期的混凝土极易因外力的作用和震动而产生变形，在混凝土表面产生裂缝。
2.1.5水灰比过大的商品混凝土的使用
泵送商品混凝土在我国应用越来越普遍，已成为混凝土的发展趋势。泵送混凝土与现场的混凝土相比，外加剂用量和混凝土砂率相对较高，混凝土坍落度相对较大，这些在一定程度上增加了混凝土开裂的可能性。此外，随着混凝土泵送高度的增加，混凝土的水灰比也相应提高，水灰比过大带来的问题却是浇筑的水分蒸发过快，成型后容易开裂。
2.1.6混凝土材料方面
（1）水泥凝结（时间）不正常，面积较大，混凝土凝结初期出现不规则裂缝。
（2）水泥不正常膨胀放射形网状裂纹。
（3）混凝土凝结时浮浆及下沉混凝土浇筑一、二小时后在钢筋上面及墙和楼板交接处断续发生。
（4）骨料中含泥，混凝土表面出现不规则网状干裂。
（5）水泥水化热，大体积混凝土浇后1～2周出现等距离规则的直线裂缝，有表面的也有贯通的。
（6）混凝土的硬化、干缩、浇筑两三个月后逐渐出现及发展，在窗口及梁柱端角出现斜裂纹，在细长梁、楼板、墙等处则出现等距离垂直裂纹。
（7）接槎处理不好，从混凝土内部爆裂，潮湿地方比较多。
2.1.7施工方面
（1）搅拌时间过长，全面出现网状及长短不规则裂缝。
（2）泵送时增加水及水泥量，易出现网状及长短不规则裂缝。
（3）配筋踩乱，钢筋保护层减薄，沿混凝土配筋和配管表面发生。
（4）浇筑速度过快，浇筑1～2小时后在钢筋上面、在墙与板、梁与柱交接处部分出现裂缝。
（5）浇筑不均匀，不密实，易成为各种裂纹的起点。
（6）模板鼓起，平行于模板移动的方向部分出现裂缝。
（7）接槎处理不好，接槎处出现冷槎裂缝。
（8）硬化前受振或加荷，硬化后出现受力状态的裂缝。
（9）初期养护不好，过早干燥，浇筑不久表面出现不规则裂纹。
（10）初期受冻，微细裂纹，脱模后混凝土表面出现返白，空鼓等。
（11）模板支柱下沉，在梁及楼板端部上面与中间部分下面出现裂纹。
2.1.8使用及环境条件
（1）温度、湿度变化，类似干缩裂纹、已出现的裂纹随环境温度、湿度的变化而变化。
（2）混凝土构件两面的温湿度差，在低温或低温的侧面，拐角处易发生。
（3）多次冻融，表面空鼓。
（4）火灾表面受热，整个表面出现龟裂状裂纹。
（5）钢筋锈蚀膨胀沿钢筋出现大裂缝、甚至剥落、流出锈水等，沿钢筋出现大裂缝，甚至剥落，流出锈水等。
2.1.9构件及外力影响
（1）超载、旱荷载，在梁与楼板受拉侧出现垂直裂纹。
（2）地震、堆积荷载、柱、梁、墙等出发生45°斜裂纹。
（3）断面钢筋量不足，构件受拉力出现垂直裂纹。
（4）结构物地基不均匀下沉，发生45°大裂缝。
2.2设计原因与重点分析
2.2.1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。
2.2.2其它原因
①混凝土配合比设计原因。
②设计中水泥等级或品种选用不当。
③配合比中水灰比(水胶比)过大。
④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。
⑤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。
⑥配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。