浅谈混凝土施工裂缝产生的原因及控制-发表论文

摘要：建筑结构产生裂缝是很普遍的现象，其中最常见的要数钢筋混凝土构件结构裂缝。多年的实践证明，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。混凝土施工裂缝的出现，已影响到房屋的销售和企业信誉，成为用户质量投诉的热点。因此，裂缝问题是一个迫切需要解决的技术难题，是工程管理人员急需掌握的。下面就结合工作实际，试想从裂缝的成因和裂缝控制措施等方面，谈谈自己粗浅的看法。

关键词：混凝土施工裂缝

一、裂缝产生的原因
由于裂缝具有较明显的规律性和普遍性，排除了偶然因素的影响（如设计失误施工事故等），它反映了目前在国内外工程结构领域中一个相当普遍的问题，就是建筑物裂缝问题。砼是一抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时，极容易产生裂缝。　　
1、材料质量　　
材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好，若工程上用了这等不合格的材料就会产生“豆腐渣工程”。所以说只有材料的质量关把好了，工程质量才会在根本上得到保证。　　
2、施工工艺　　
施工工艺涉及的面很广，不可能一一叙述，一般常涉用到的有：（1）、水分蒸发、水泥结石的砼干缩通常是导致砼裂缝的重要原因。（2）、砼是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后砼的均匀性和密实程度。因此砼的搅拌、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。（3）、模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成砼开裂。施工过程中，钢筋表面污染、砼保证层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。（4）、砼养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切，早期表面干燥或早期内外温度较大更容易产生裂缝。（5）、避免在极端天气条件下施工，可以减少砼结构的开裂情况。
3、地基变形　
在钢筋砼结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。
4、温度变形　　
水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥约放出50.2卡的热量，从而使砼内部温度升高，在浇筑温度的基础上通长升高35℃，如果使施工规范规定的最高浇筑温度28℃，则可使砼内部温度达到六十多度，因为砼内部与表面的散热条件不同，所以中心温度高，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。砼具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/0C.当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，当这种应力超过砼的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积砼的裂缝等。　　
5、湿度变形　
砼在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2~0.4‰，其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物，通常是掺加微膨胀剂等，这样可基本解决砼的早期干缩问题。　　
6、结构受荷　　
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。而最常见的是钢筋砼梁、板受弯构件，在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。普通钢筋砼构件在承受了30～40%的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不易察觉，而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的 1.5倍以上，所以在一般情况下钢筋砼构件是允许带裂缝工作的（有些资料上称无害裂缝）。在钢筋砼设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2～0.3mm.对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。　　
7、设计构造　　
结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中，构造处理不当，现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋，或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致砼开裂。　　
8、徐变　　
砼徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也和很常见。据文献记载受弯构件截面砼受压徐变，可以使构件变形增大2~3倍，预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

二、裂缝控制措施
裂缝不产生是不可能的，但限制一定的裂缝宽度，防止有害裂缝，随着技术水平的提高，使裂缝逐渐减少，或推迟裂缝的发生是完全可以做到的。设计规范规定，根据不同使用功能要求，裂缝宽度最小0.1mm，最大0.3mm，与国际标准接近，但裂缝控制却是相当复杂的。它涉及到结构设计，地基基础，施工技术，材料质量，环境状态等诸多因素，所以国内许多专家认为，裂缝控制实质上是一综合性相当强的“交叉学科”，这类问题不仅是我国特有的技术问题，也是国际上钢筋砼的共性难题。著名学者王铁梦在《钢筋砼结构的裂缝控制》一文中还引用了大体积的新定义：“过去大体积砼的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m-1.0m作为界限。自80年代以后，大体积砼的定义有了改变，新的定义是：任意体量的砼，其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积砼，这是美国砼协会的定义。由此可见，在近代泵送商品砼获得广泛应用的条件下，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此泵送砼的薄壁结构应当按照大体积砼的要求采取措施控制砼的收缩裂缝，特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，收缩换算为当量降温。”本人认为这是一种新的见解，它从另一个角度说明了裂缝控制的重要性和迫切性，我公司及其他施工单位对厚壁砼的裂缝控制，都非常重视，基本可以做到专门制定施工方案和作业指导书，所以很少出现问题。而对现浇楼板一般只看作圈梁、构造柱等同类构件组织施工。根据以上经验教训，本人认为，对现浇板裂缝的控制主要应采取以下几项措施：
1、材料选用　　
（1）、水泥：应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。
（2）、粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及粘土含量不超过规定。
（3）、细骨料：宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。
（4）、外掺加料：宜采用减水剂等外加剂，以改善砼工作性能，降低用水量，减少收缩。　　
2、优化配合比提高砼抗拉性能。
无论是现场拌制的小坍落度砼还是泵送砼，都应当在现有配合比的基础上，进一步试验研究高性能砼，优选有利于抗裂性能的砼级配，尽力减小水灰比，减少坍落度，降低砂率，增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料，比如，目前我市开发研制的复合矿渣磨细粉，对提高砼的抗裂性能比较有利。对设计要求严格控制裂缝的结构，还应掺加补偿收缩的膨胀剂。　　
3、配筋　　
钢筋的配置应严格按施工图施工，尤应重视以下各点：
（1）、钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。
（2）、钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致砼开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂。
4、模板工程　　
钢筋砼结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下几点：
（1）、模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致砼裂缝。　　
（2）、模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。　　
（3）、合理掌握拆模时机，拆模时间过早，应保证早龄期砼不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过砼水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。
5、改善砼养护工艺，减少砼自身收缩
试验证明，养护条件对砼的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。按施工规范进行养护，能有效地持续地使砼表面保持适当的温度和湿度条件。浇筑时间不长的砼，仍然处于凝结、硬化过程，水泥水化速度较快，养护形成的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生收缩裂缝。同时由于散热时间延长，砼强度的松弛作用得到充分发挥，使砼的总温差产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止贯通裂缝的产生。此外，在潮湿条件下，可使水泥水化充分、完全，从而提高砼的抗拉强度，增强后期裂缝的抗力。
6、设计构造　　
（1）、建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。　　
（2）、合理布置纵横墙，纵墙开洞应尽可能小。　　
（3）、控制建筑物有长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。　　
（4）、合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。　
（5）、减少地基的不均匀沉降，除了前述的措施外，在基础设计中可以采取调整基础的埋深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。　　
（6）、适当加强基础有刚度和强度。　　
（7）、层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝，即使出现了裂缝，也能阻止其进一步发展。　　
（8）、正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定应合适，构造要合理，可以和其结构缝合并设置。　
（9）、限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，同样，也可以和其它结构缝合并使用。　　
（10）、部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁，以适应窗台的变形，防止窗台处产生竖直裂缝。　　
7、施工技术　　
（1）、加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。　　
（2）、开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。　　
（3）、合理安排施工顺序。当相邻建（构）筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建（构）筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。
8、规范施工操作规程，避免砼浇筑后的扰动
尽量采用小流水段施工，砼现浇板浇筑后不要过早上人，合适的开砌时间应在楼板砼达到
5N/mm2后；为使砼不早期受损，且不影响工期，宜采取早强措施；5 N/mm2值应制作同条件试块，确定达到的天数。楼板浇筑完毕时，新浇砼、模板体系、施工人员、机具、脚手板和手推车等也可能使下一层楼板超载。除非下一层板的砼已达100%设计强度。一般情况下应在上层的砼浇筑完后再拆下层模板。为防止新浇砼受震动和发生局部的荷载重分布，在楼板砼浇筑后2d内不要拆除其下部的任何一层模板和支撑。

三、结语
1、由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝开始的，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，尤其是近年来，房屋产权体制的改变和生活水平的提高，对房屋的质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求仍有许多工作要作。我们的态度是遇到裂缝问题，首先，应根据反复调查裂缝资料进行荷载分析，其次再进行变形分析，断定引起开裂的主要原因，分析其危害性，既不能忽视隐患的存在，也不能产生“裂缝恐惧症”。这一点，应通过各种渠道向用户作科普宣传，使大家都能正确对待裂缝。
2、许多人认为设计遵循了设计规范，施工执行了施工规范，有的工程还评上了省优、市优，完全符合了国家标准，入住后，就不应再有诸多质量投诉，这也是可以理解的。但，我们在逐步和国际标准接轨，按ISO9000族标准，好的产品标准是唯一的，即“用户满意的产品”。企业的发展本来就是“受益者推动”，施工单位应把现浇楼板这一工序列为“关键工序”和“特殊工序”，进行严格的“过程控制”，在总结经验的基础上，编写出施工工法，由主管部门组织交流，以推动“裂缝控制”技术进步。
3、在结构设计上，现在我们遵循的是极限状态设计原则，承载力极限状态，正常使用极限状态。目前，第一极限状态已引起足够重视并严格执行，而对第二极限状态有所忽视，所以，有的专家建议，对现浇板尽量降低约束程度，加强构造配筋，如板顶部受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋等。

参考文献：
（1）王铁梦工程结构裂缝控制的综合方法《施工技术》2000.5
（2）林建宁泵送混凝土施工裂缝的成因和防治《混凝土》2000.5
（3）阿部道高耐久性コンクリートの动向《建筑の技术施工》1993.12
（4）邹泓荣现浇楼板角裂原因的防治措施探讨《建筑技术》1992.4
（5）焦亚明混凝土及钢筋混凝土收缩变形的浅析《低温建筑技术》2000.2