论混凝土裂缝的原因、预防与处理

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摘要：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。 钢筋混凝土的裂缝、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设计及施工阶段，其原因复杂多变，一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。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。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。

钢筋混凝土裂缝的控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，特别是随着泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文是在大量建设实践和现场实验研究基础上，概述了变形作用引起裂缝的原因，约束变形特征，抗与放的设计准则以及最大裂缝宽度限值及预防进行了阐述。

关键词: 裂缝　分析   控制   水泥混凝土  钢筋混凝土

第一章  前言

混凝土是由水泥为主的胶结材浆体将散落的砂石混合粘结在一起,是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。从开始浇注、振捣就会出现骨料下沉、浆体上浮现象,而浆体受骨料约束,在混凝土内部和表面会出现大量微细裂缝。以后随养护条件、环境条件和荷载情况的变化会出现多种多样的裂缝。有些裂缝在环境、荷载条件变化时可以愈合,有些裂缝则随环境、荷载条件的变化而发展;有些肉眼可见的裂缝并不影响结构物的安全,为无害裂缝,有些则影响结构物的安全为有害裂缝

在钢筋混凝土结构中，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联的教授在钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。

但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起，包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)，收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，统称“变形作用引起的裂缝”。

第一节  钢筋混凝土常见裂缝原因分析

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：

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。

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混凝土裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，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。　 

一、使用原因(外界因素)

构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝；使用荷载超负；野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝；周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝；意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

二、施工工艺原因

施工工艺涉及的面很广，一般常涉及到的有，一是水分蒸发、水泥结块的混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因之一。二是混凝土－种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

三、荷载与外荷载的原因

由各类变形荷载，包括温度变形（水泥的水化热、气温变化、环境生产热），收缩变形（塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩）及地基不均匀沉降（膨胀）变形，由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝。下面逐一进行分析：

1.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。

2.干燥收缩裂缝：混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，即干缩；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及胶质体的胶凝等作用而导致变形不同所产生的结果。

3.塑性收缩裂缝：指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。一般在干热或大风天气出现，主要原因是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。

4.化学反应裂缝：主要是指碱—集料反应产生的裂缝，混凝土内水泥中的碱性氧化物（Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ）含量较高时，与集料中所含的活性ＳｉＯ产生化学反应，并在集料表面生成一层复杂的碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸收周围环境中的水后体积膨胀３倍以上，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。

5.沉陷裂缝：即地基不均匀沉降（膨胀）变形产生的裂缝，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。

6.外荷载引起的裂缝：结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。