浅谈混凝土开裂成因及预防措施

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　　摘要：随着各地建筑业的迅猛发展，混凝土在建筑行业中的应用越来越广泛，但同时，随之而来的混凝土裂缝这一通病却一直如影随形，不仅影响观感，严重的裂缝也将破坏建筑物、构件的整体性，引起钢筋腐蚀，影响持久强度，给工程带来不同程度的危害。同时，混凝土楼板裂缝的存在，也常引起诸多用户的不满，特别是住宅工程楼面出现裂缝，往往会引起投诉、纠纷以及索赔要求等。文章就混凝土裂缝的成因进行分析，并对其预防措施及处理方法提出了自己的一点看法。
　　关键词：混凝土裂缝、成因、预防措施
　　一、混凝土开裂成因
　　 1、楼面钢筋网得不到合理保护钢筋在楼面混凝土板中受抗拉力，起着抵抗外荷载所产生的弯矩和防止混凝土收缩和温差裂缝发生的双重作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下合理的保护层前提下才能确保有效。实际施工中，只要按要求合理地布置垫块，楼面下层的钢筋网在受到混凝土垫块及模板的依托下，其保护层厚度比较容易控制。但楼面上层钢筋网的有效保护，一直是施工中的一大难题。其原因：板的上层钢筋一般较细，施工中受到人员踩踏后容易变形、弯曲、下坠，钢筋离楼层模板的高度较大无法受到模板的依托保护；各工种交叉作业，造成施工人员众多、行走十分频繁，尤其混凝土泵管装拆移动时操作人员无处落脚，难免大量踩踏钢筋；上层钢筋网的钢筋支撑马凳设置间距过大或漏放，甚至不设（仅依靠楼面梁上部钢筋搁置和分离式配筋的拐脚支撑）。钢筋在混凝土浇筑过程中受到扰动而偏离原位，等等现象，极易导致混凝土保护层厚度过大、楼板的有效截面高度减少，从而导致裂缝的产生。
　　 2、混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。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。
　　3、沿受力方向产生的裂缝。这种裂缝的出现也较为普遍。当混凝土浇筑后，由于水化热的作用，混凝土内部温度将达峰值，随后下降与环境同温。在温度下降的过程中，混凝土产生收缩，由于此时混凝土处在结硬过程中，其抗拉强度是很低的，因此楼板面容易被拉裂，这种现象多出现在较长的简支板上。只要在结构上作适当的处理，便可以避免此类裂缝的产生。另外，支模与拆模方式不当也会产生此类裂缝。对于刚浇筑的混凝土板，因模板支撑浸水下沉，模板刚度不足，支撑间距过大，或施工时集中堆放较多的材料使楼板随之变形，挠度加大，拆模后出现贯通裂缝。
　　 4、干缩裂缝 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或者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，较薄的凉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。
　　5、楼板施工不规范有些工程在施工时，模板及支撑缺少足够的刚度，垂直支撑与楼面接触部位没有设置楔子顶紧或模板支撑数量过少，使混凝土在振捣过程中及成型后模板出现局部变形，导致裂缝的产生。模板、垫层在浇筑混凝土之前没有洒水或洒水不够，过于干燥，则模板吸水量大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。
　　加强模板施工的过程管理。施工前应编制模板工程施工方案，特别是高支撑模板施工技术方案，方案中应有计算书，其内容包括施工荷载计算、模板及其支撑、系统的强度、刚度、稳定性、抗倾覆等方面的验算，支承层承载等方面的验算。施工过程中必须严格按照方案进行施工。对已重复使用多次的模板、支撑材料，应作必要的强度测试，技术方案应以材料强度实测值作为计算依据。支撑架必须有足够的刚度，方料与模板的接触面不得有任何间隙，使每个接触面都有可靠的支撑点，在振捣过程中派专人进行看模，防止松扣下沉现象产生。不同部位的结构构件按照规范要求，在试块强度达到允许值时方可拆模。平台进料口等薄弱部位，模板和支撑在同条件养护的试块强度达到设计强度的100%时才能拆除，以有效地防止因拆模过早导致结构受损而产生的裂缝。
　　强化混凝土施工过程中的管理和浇捣后的养护。施工中不断用移动标志来控制混凝土板的厚度，确保达到设计要求；浇捣完毕后根据厚度控制点用4米铝合金刮杆进行找平，在混凝土终凝前采用三次成活施工法，减少表面混凝土的收缩裂缝。在混凝土浇筑前，应先将基层和模板浇水湿透，避免干燥模板过多吸收混凝土中拌合物中的水分。
　　二、混凝土裂缝产生的危害
　　 混凝土是多组分复合材料，在温度和湿度变化的条件下。硬化并产生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，我们一般称微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，互不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温度变化，养护不到位失水干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相连通，从而出现较大的肉眼可见裂缝，成为宏观裂缝，严重的形成楼板上下贯通缝，这就成为有害裂缝。
　　 化学侵蚀，冻融循环、碳化、钢筋锈蚀、碱集料反应等，都会对混凝土结构体产生破坏作用。这些破坏作用的发生或进行的快慢，除了受混凝土自身材料性质的影响外，裂缝就是一个重要的影响因素。一般从结构拆模到装修完成，要经过2～3个月的时间，有的大型工程还要跨年施工。这时空气中的CO2、SO2气体及雨水等就会顺着裂缝进入混凝土内部，促成钢筋锈蚀的加快，碱集料反应及碳化速度的加快进行；从而引起耐久性的下降和缩短建筑物的使用寿命。
　　三、混凝土开裂的预防措施
　　 1、加强模板施工的过程管理。施工前应编制模板工程施工方案，特别是高支撑模板施工技术方案，方案中应有计算书，其内容包括施工荷载计算、模板及其支撑、系统的强度、刚度、稳定性、抗倾覆等方面的验算，支承层承载等方面的验算。施工过程中必须严格按照方案进行施工。对已重复使用多次的模板、支撑材料，应作必要的强度测试，技术方案应以材料强度实测值作为计算依据。
　　 支撑架必须有足够的刚度，方料与模板的接触面不得有任何间隙，使每个接触面都有可靠的支撑点，在振捣过程中派专人进行看模，防止松扣下沉现象产生。不同部位的结构构件按照规范要求，在试块强度达到允许值时方可拆模。平台进料口等薄弱部位，模板和支撑在同条件养护的试块强度达到设计强度的100%时才能拆除，以有效地防止因拆模过早导致结构受损而产生的裂缝。
　　 强化混凝土施工过程中的管理和浇捣后的养护。施工中不断用移动标志来控制混凝土板的厚度，确保达到设计要求；浇捣完毕后根据厚度控制点用4米铝合金刮杆进行找平，在混凝土终凝前采用三次成活施工法，减少表面混凝土的收缩裂缝。在混凝土浇筑前，应先将基层和模板浇水湿透，避免干燥模板过多吸收混凝土中拌合物中的水分。
　　 2、改善商品混凝土性能。建议有关部门牵头，尽快健全和统一对商品混凝土的行业管理，并根据成本投入比例，相应和合理地商品混凝土的市场价格(特别是用在地下室和住宅楼结构工程的混凝土)，促使商品混凝土厂商转变观念，控制好原材料质量，选用高效优质混凝土外掺剂，改善和减小混凝土的收缩值，建立好控制体系是一项改善商品混凝土质量和性能的根本性工作。另一方面，承包商在订购商品混凝土时，应根据工程使用功能的不同部位和性质提出对混凝土品质的明确要求，不能片面压价和追求低价格、低成本而忽视混凝土品质，导致混凝土性能下降和收缩裂缝增多。严把材料质量关，使用的各种材料必须符合设计及国家有关规范标准要求。优化混凝土的施工配合比设计，加入高效减水剂，适当减小水灰比。
　　 3、干缩裂缝预防措施：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像较大，水灰比较大，干缩较大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，用时掺入合适的减水剂。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，必要时请有资质的技术人员进行现场配比。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。
　　 4、裂缝的弥补处理对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时，可用抹压一遍处理。其他一般龟裂处理其施工处理顺序为：清洗板缝后用1：2或1：1水泥砂浆抹缝，压平养护。当裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽冲洗干净后，用1：2水泥砂浆抹平，也可以采用环氧胶泥嵌补。当楼板出现大面积裂缝时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高板的整体性。通长、贯通的危及结构的裂缝，裂缝宽度大于0．3mm的，采用结构胶粘扁钢加固补强，裂缝用灌缝胶高压灌胶。复合增强纤维的粘贴宽度以350mm～400mm为宜，既能起到良好的抗拉裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果，是目前较理想的裂缝弥补措施。
　　 虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的

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