浅谈混凝土结构裂缝的控制

浅谈混凝土结构裂缝的控制
于浩
摘要：随着我国经济的高速增长，人民生活质量的不断提高，促进了房地产事业的发展，在城市建设中，居住建筑和公用建筑高层化、商品化愈来愈普遍，被更多地投入使用。但在目前的商品房中，现浇混凝土结构的裂缝是长期困扰房地产开发商、设计、施工等部门的一个难题，由于这些裂缝的存在，既影响美观，又容易使住户产生心理上的不安，由此常常引发消费者的投诉与不满。影响混凝土结构裂缝的因素很多，本文就混凝土裂缝的控制结合自己在工作中的经验对其控制措施提出了自己的一点粗浅看法。
关键词：混凝土；裂缝；种类；控制；措施

一、混凝土结构裂缝的种类
混凝土裂缝分为“微观裂缝”与“宏观裂缝”两大类，所谓“微观裂缝”是指那些肉眼看不见的裂缝；反之，肉眼看得见的裂缝称为“宏观裂缝”。
微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的，但是要比肉眼可见的即宏观裂缝多得多。这种砼本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害；宏观裂缝是由微观裂缝扩展而来的，裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为裂缝最终宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的。一般我们研究“宏观裂缝”。
由于砼组成材料、结构体系、构造和受力状态不同，以及约束条件和所受外界影响的差异，致使砼产生裂缝的原因较为复杂，因而对砼结构性能影响亦各不相同，但归纳起来，大致可以分为以下十七种类型：
1. 塑性塌落裂缝； 2. 塑性收缩裂缝； 3. 干缩裂缝； 4.温度裂缝； 5. 水化热裂缝 6. 温度收缩裂缝； 7.地基沉陷裂缝； 8. 应力集中裂缝； 9.荷载作用裂缝； 10.冻融裂缝； 11.钢筋锈蚀裂缝； 12.碱-集料反应裂缝； 13.构造裂缝； 14.设计不周裂缝 15.施工不当裂缝； 16.震害裂缝 17. 火灾裂缝
二、砼裂缝控制原则与措施
裂缝控制的主要原则是贯穿于结构方案选择与构件设计、建筑材料的选择与质量控制和施工质量的监督管理等各个环节，通过设计单位、施工单位及材料供应单位等有关方面采取一系列措施将裂缝控制在无害范围内。
虽然钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但是其有害程度是可以控制的。砼裂缝控制可采取一些必要的控制措施，这些措施主要有：组织措施、技术措施、经济措施、合同措施等。
混凝土构件出现裂缝有多种可能的途径，影响裂缝发生和发展的因素十分复杂，应从以下几方面加强控制：
1.设计方面
我国《混凝土结构设计规范》规定结构构件应根据结构类别和其所处的环境类别选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值。《规范》将裂缝控制等级划分为三级，并具体给出了各个等级裂缝控制的验算公式。等级是对裂缝控制严格程度而言的，应根据结构的功能要求、环境条件对钢筋的腐蚀影响、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用的时间等因素来考虑选用不同的等级。
⑴设计中应尽量避免出现较大应力集中现象的构造，在结构选型和结构布置时要通过分析比较，选择有利于控制外加变形或约束变形引起的裂缝的方案。
⑵重视对钢筋的配置，特别是针对不同受力假设采用不同的计算简图时，受力钢筋和构造配筋的确定应予以高度重视，构造配筋对有效控制裂缝的出现和发展十分重要，如：梁、板、墙等构件采用中低强度级混凝土，加强构造配筋；板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋。
改善配筋，孔洞周围、变截面转角部位、转角处都会产生应力集中。为此，在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片，在变截面作局部处理使截面逐渐过渡，同时增配抗裂钢筋都能防止裂缝的产生。值得注意的是，配筋要尽可能应用小直径和小间距，按全截面对称配置。
⑶设计人员应对设计中所选用材料的特性、结构的施工程序有比较清楚的认识，有的放矢的选择所使用的材料。
⑷在软弱地基、填土地基或土质不匀的地基上的建筑，选择合理的基础形式，加强基础的整体性和空间刚度来对楼房沉降和沉降差进行控制，提高调整地基不均匀沉降的能力，减少基础的沉降差影响上部结构的约束变形，减少这类裂缝的发生。
需要说明的是，荷载作用下的裂缝计算理论比较成熟，计算结果比较可靠。即使如此，按概率统计的观点，若构件符合不出现裂缝要求的验算公式，并不意味绝对不会出现裂缝；同样，若构件符合最大裂缝宽度要求的验算公式，由荷载作用而产生的最大裂缝宽度超过最大裂缝限值仍有 5% 的可能性。尤其应注意的是，由于裂缝成因的复杂性，结构变形对构件产生的约束应力而引起的间接裂缝难以采用现有的公式去计算。因此，构件的裂缝控制，除了按规范要求进行设计计算外，还要重视对整个结构的裂缝控制设计。
2.材料选择方面
⑴严格控制混凝土原材料的质量和技术标准，在选择的水泥、沙子、石子等材料时，粗细骨料的含泥量应尽量减少，选择符合规范要求的材料。
⑵选择合适的混凝土强度等级和水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥；选择适宜的外加剂和掺和剂，可以显著的提高混凝土的工作性能、降低水泥用量、降低水化热。
⑶应用补偿收缩混凝土技术。在混凝土中加入一定量的膨胀剂来补偿混凝土的收缩，控制结构开裂，但应注意选择膨胀剂品种与掺量。
⑷优选有利于抗拉性能的混凝土级配，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；采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度。
3. 施工方面
⑴确定合理的施工方案。施工方案是否合理不仅关系到整个施工过程，而且与预防控制裂缝有很大关系，重点是确定一次浇筑量、施工缝间距、位置及构造，混凝土运输、振捣以及浇筑时间、浇筑温度等。对于超长结构可采后浇带方法施工；对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性；少量有害裂缝应做修补处理，以满足设计使用和耐久性要求，不应因此降低工程质量评定标准。
⑵加强施工管理确保施工质量。在施工过程中，由于未按规范操作常常会引起混凝土裂缝的产生。因此，施工阶段是预防结构裂缝出现的重要的阶段之一，施工中应着重注意这几方面的问题：
一是要确保采购的商品混凝土质量符合国家规范及地方标准的要求；二是要确保钢筋的位置正确，对踩踏后的钢筋应及时修正调整，对钢筋上附着的污物和氧化皮进行彻底清除，以免影响钢筋和混凝土之间的粘结力；三是要加强养护，注意环境温度的变化，注意拆模时间和顺序，要使混凝土强度达到规范要求后方可拆模。拆模过早易引起混凝土开裂，在条件许可情况下尽可能晚拆模；四是要加强混凝土的浇灌振捣，避免过振和漏振，提高混凝土的密实度。五是要加强监督与管理，监督和督促各项技术措施的落实，保证钢筋混凝土结构裂缝得到有效防控。
　　总之，现浇钢筋混凝土结构裂缝是工程常见的质量通病，不仅在设计过程中针对各影响因素考虑全面、细致，严格遵守设计规范，而且施工中现浇钢筋混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高也十分重要，特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期伸缩裂缝发生；同时在模板安装时，吊运（或传递）上来的材料应做到尽量分散就位，不得过多地集中堆放，以减少楼面荷重和振动，才能大大减少现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的可能。综上所述，砼裂缝应针对成因，贯彻预防为主的原则，完善设计及加强施工等方面的管理，使结构尽量不出现裂缝或尽量减少裂缝数量和宽度，以确保结构安全。

［参考文献］?
[1] 中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，2002，3
[2] 全国监理工程师培训教材，工程建设质量控制，中国建筑工业出版社，2003,1
[3] 中华人民共和国建筑法，1998
[4] 中华人民共和国国家标准，混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002），中国建筑工业出版社，2002，3
[5] 建筑业10项新技术（2005）应用指南，中国建筑工业出版社，2005,8
[6] 建筑工程裂缝防治指南，中国建筑工业出版社，2005,9