浅析混凝土裂缝的成因、预防与控制
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【摘 要】 混凝土在现代工程建设中占有重要地位，然而混凝土裂缝较为普遍。本文分析了混凝土裂缝产生的成因，提出了预防和控制措施。
【关键词】 混凝土裂缝成因；裂缝处理；预防措施
【中图分类号】 TU712.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）06-038-02
钢筋混凝土构件是带裂缝工作的。混凝土在凝结硬化过程中就有微裂缝存在，这是因为混凝土中的水泥石和骨料在温湿度变化条件下产生不均匀的体积变形，而它们又粘结在一起不能自由变形，于是形成相互间的约束应力；一旦此约束应力大于水泥石和骨料间的黏结强度，以及水泥石自身的抗拉强度，就会产生微裂缝。混凝土裂缝是微裂缝进一步发展的结果。本文以苏州市工业园区一综合性的商业街为例，通过对其超长地下室混凝土板裂缝处理经验的积累，试图找出超长地下室混凝土施工过程中质量控制的关键点，总结混凝土裂缝的预防与控制措施。该工程地下室面积约3万m2，外形呈不规则南北狭长形状，且地下水位常年较高。
1 裂缝成因分析
项目竣工预验收期间，地下室的底板出现了大量的裂缝，地下水从裂缝部位向地面渗漏。针对这一现象，有关专家进行了现场论证，现将工程建设中有关混凝土板裂缝的成因分析归纳如下：
1.1 设计方面。①基础设计时，将基础置于持力层承载力相差很大的两种或多种土层上，基础未妥善处理，上部建筑物产生不均匀沉降而引起板面裂缝；②现浇板的四周构造筋配置不足，常导致45°斜裂缝；③房屋长度过长而未按规定设置变形缝；④房间开间较大，设计时未考虑放置双层钢筋或负弯矩钢筋较短，从而形成对角裂缝和斜裂缝；⑤现浇板混凝土强度等级过高，使单位体积的水泥用量增加，水化热加大，导致混凝土产生收缩裂缝；⑥板面厚度设计不足；⑦管线敷设位置未设置加强钢筋。
1.2 材料方面。①水泥：水泥品种选用不当或水泥细度过细，致使收缩量加大；②粗、细骨料问题：用细砂，增加混凝土收缩，砂石含泥量过高，使得混凝土的抗拉强度降低，导致现浇板裂缝；③混凝土运输时间过长；④外加剂、掺和料掺量过多。
1.3 配比方面。①水泥用量过大；②砂率过大，则石子相应减少，混凝土收缩量增大；③坍落度大，导致高水泥用量，多用水量，使混凝土收缩加大。
1.4 施工方面。①振捣时间过长，造成混凝土分层离析，浆体上浮，混凝土失水干燥后引起现浇板裂缝；②不按图施工，不按配比施工，计量不准确，任意增加用水量；③混凝土终凝前钢筋被扰动，致使混凝土保护层不足；④过早拆模，过早增加施工荷载，使未达到强度要求的混凝土受力；⑤未及时进行养护，表面水分迅速蒸发，产生收缩裂缝；⑥未控制好负弯矩钢筋位置；⑦模板支撑未经计算或水平、竖向联系杆设置不合理造成支撑刚度不足，当混凝土强度未达到一定值时，由于楼面荷载的影响，模板支撑变形，混凝土现浇板中间下沉，产生超值扰曲，引起裂缝；⑧回填土未夯实，混凝土浇注后模板支撑随回填土的沉陷而下降，使混凝土现浇板产生超值扰曲，引起裂缝。
2 裂缝处理及预防措施
为总结、积累经验，使类似问题在今后的工程实施中得到有效控制，笔者认为应做好以下几点工作：
2.1 工程设计的质量控制。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又不均匀，存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力。因此，掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。地下室底板设计时充分考虑超长结构及不规则结构收缩应力的影响，要基于“抗、放”两个思路去解决。抗：在底板上局部设置加强带，弱化应力的梯度与累积，选择合适的具有微膨胀性能的复合型混凝土外加剂，以抵抗早期的混凝土收缩。放：按规范要求设置合适的收缩缝，以释放混凝土收缩应力和季节性当量温差应力。
2.2 加强对混凝土原材料的质量控制。因水泥、骨料、水、外加剂、钢筋材料选用不当形成的裂缝，必须对进场原材料按照国家标准进行严格检查和验收，加以预防，凡不合格的次品材料一律不得使用，或经试验后降低等级使用；对商品混凝土质量控制及其深度问题。作为建筑工程所用的材料——商品混凝土，有它的一经使用，不可召回，一旦不合格，所造成的损失远大于自身价值，其后果不堪设想。因此不但《建筑法》规定了施工单位和监理单位的质量责任，而且《建设工程质量管理条例》还明确要求：施工单位必须对商品混凝土进行检验，检验应当有书面记录和专人签字，未经检验或者检验不合格的，不得使用。同时应加强商品混凝土外部质量控制，不能只停留在对混凝土企业试验室资质以及计量检定资料的审查，尤其是对原材料检测情况和配合比设计的审查必不可少，切实做到从源头上共同把好商品混凝土质量关。
2.3 配比方面。通过对混凝土强度、和易性、耐久性以及经济性等方面的考虑，选择适宜的砂率，砂率宜控制在40%以内，采用高效减水剂，最大用水量不宜超过190Kg/m3，做到即满足混凝土设计强度的要求，又使混凝土施工性好，收缩量小。
2.4 混凝土浇筑的质量控制。在底板混凝土施工时，对振捣的密实性加强监控。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，以排除混凝土内部的水分和气泡。
2.4.1 合理选择浇筑时间，夏季施工时尽量避开中午高温天气，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。避免出现施工冷缝，如万一出现，应对接搓面进行适当处理，减少冷缝出现的概率。在施工缝处继续浇筑混凝土时，应符合下列规定：①已浇筑的混凝土，其抗压强度不应小于1.2MPa。②在已硬化的混凝土表面上，应清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层，并加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水。即要做到：去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙。③浇筑前，水平施工缝宜先铺上10～15mm厚的水泥砂浆一层，其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。④混凝土应细致振捣密实，以保证新旧混凝土的紧密结合。⑤防水混凝土结构设计，其钢筋的布置和墙体厚度均应考虑方便施工，易于保证施工质量。⑥防水混凝土应连续浇筑，宜少留置施工缝。
2.4.2 大体积混凝土的浇筑方法有：全面分层、分段分层、斜面分层、设置后浇缝等方法，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。
2.4.3 避免在雨中或大风中浇灌混凝土。如施工过程中下雨，应采取必要的覆盖措；如果雨比较大的话，应该立即停止施工，并留置好施工缝，将已经浇筑的混凝土充分振捣后，再进行薄膜覆盖。雨停后对施工缝的处理亦应有合理的施工方案。
2.4.4 对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝的产生有利。
2.5 混凝土养护。实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降。因此，混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：
2.5.1 防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
2.5.2 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；如大体积混凝土浇捣成型后，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。
2.5.3 防止先交浇筑的凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到2个方面的效果：一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。
2.6 现代建筑在设计时，因考虑到后期的使用问题，地下室的面积都较大，考虑到建筑物的沉降以及混凝土收缩应力的作用，后浇带的封闭一般都在两个月左右。后浇带不封闭，一旦遇到夏季多雨，就会造成雨水回灌，影响后续的工序施工。因此，项目开工之前应做好充分准备和组织图纸会审，把各工序、专业的衔接点处理方案及施工顺序安排好。本工程地下室渗漏点较多出现的另外一个原因就是施工顺序安排不到位。土建单位在封闭地下室后浇带后，急于赶工，在未完全处理完地面渗漏点的情况下，就开始实施基层找平、环氧地坪施工，夏季雨水增多、地下水位升高后，前面未发现的渗、漏水点即开始大量出现。
3 结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，但是它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未然，尽可能地降低混凝土裂缝的出现；对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
1 王云峰.混凝土结构裂缝的产生愿因及实践中控制措施的探讨.城市建设理论研究，2011.09
2 王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社