混凝土建筑結構裂縫原因及措施

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1裂縫形成的機理

作為一種多相非均勻脆性材料，水泥、骨料等是構成混凝土的主要材料。相關研究分析表明，如環境溫度、濕度等產生相應改變，混凝土體積也會隨之改變，且其內部極易發生變形現象。因混凝土內材料較多，且性能各不相同，因此變形呈現出不均勻性。其中水泥石與骨料之間的收縮成相反趨勢發展，也就是說當水泥石具有較大收縮時，則骨料具有較小收縮。與此同時，各類材料間的變形又相互制約，并不具備自由性，因此有細微裂縫產生于混凝土內部，此類裂縫主要存在于骨料粘結水泥的面上，順著骨料周圍產生。根據裂縫產生情況，一般可將裂縫產生機理歸結為以下2點：

（一）素混凝土構件裂縫產生機理。以混凝土自身來講，往往認為裂縫產生的機理在于混凝土材料變形受約束所產生的內應力在材料抗拉強度以上。在拉應力作用下，混凝土裂縫的寬度、長度等都有所增加。相比混凝土自身抗拉強度，當拉應力過大時，此類裂縫則會出現貫通現象，且寬度快速增加。

（二）鋼筋混凝土構件裂縫產生機理。如混凝土構件內配置了相應的鋼筋材料，兩者材料共同受力，且相互制約，此時可通過“粘結-滑動”原理理解混凝土裂縫產生機理。換言之，此類裂縫的出現，主要原因在于兩者間變形不再協調，進而產生相對滑動現象。

2混凝土建筑結構裂縫產生原因

2.1材料問題

（一）干燥收縮。據大量實踐表明，將水添加到水泥內后，極易形成水泥硬化體，此時將降低其絕對體積。水由毛細孔縫內滲出，形成毛細壓力促使混凝土出現毛細收縮現象。這種情況下，0.1%~0.2%則為水泥砂漿的干縮值，0.04%~0.06%則為混凝土的干縮值，0.06%~8%則為泵送流態混凝土的干縮值，此時，0.01%~0.02%為混凝土極限拉伸值，因此極易產生干縮裂縫。

（二）溫差收縮。一般情況下165~250J/g為水泥水化熱的范圍，在不斷增加混凝土內水泥量的情況下，其絕熱溫升將不斷增加，最高可達到80℃左右。通過分析可見，如10℃為混凝土內部與外部之間的溫差值，則0.01%為其冷縮值；如20~30℃之間為溫差范圍，則0.02%~0.03%為其冷縮值范圍，此時，相比混凝土極限拉伸值，其冷縮值較大，則易產生混凝土裂縫。

2.2設計問題

混凝土與鋼筋是鋼筋混凝土結構內極限狀態承載力的主要承擔者，按照地基條件、環境因素等結構設計時可進行荷載裂縫的有效控制。針對結構變形作用產生的裂縫，目前存在兩種看法，其一，設計規范規定不明確，具有一定靈活性，導致裂縫計算時缺乏相應的規范規定，設計方式選擇極為隨意；其二，設計規范規定較為明確，存在計算荷載裂縫的相應公式，但有允許寬度限制，如無法全面考慮結構變形裂縫，則同樣會導致裂縫產生，或數量增加。

2.3施工管理問題

在混凝土質量影響因素中，如混凝土配合比設計不準確、砂石級配不正確、澆筑及振搗混凝土不到位、施工縫設置不合理等，都是后期裂縫產生的直接因素。除此之外，如施工人員素質低，施工時不認真、馬馬虎虎等這些人為因素也會引發混凝土結構開裂。

3混凝土建筑結構裂縫控制措施

3.1補償收縮混凝土的應用

作為一種適度膨脹的混凝土，補償收縮混凝土的應用，可對混凝土的應力應變狀態進行有效改善，能夠在無害裂縫允許范圍內合理控制混凝土裂縫，避免裂縫擴展。據相關技術要求表明，在濕養護混凝土時，0.8%為混凝土配筋率條件下，其可產生0.02%~0.03%的限制膨脹率，該值在0.015%以上。此時，0.2~0.7mpa為混凝土內預壓應力的范圍，這種情況下，致使混凝土裂縫產生的所有或大多數應力都會被預壓應力所抵消。除此之外，還能對混凝土收縮產生過程起到推延作用，在該階段混凝土抗拉強度增長幅度加大、待混凝土收縮進行時，其不斷增長的抗拉力，將對收縮應力產生有效抵抗作用，進而避免裂縫產生。目前，常選用膨脹水泥、膨脹劑作為補償收縮材料。

3.2UEA膨脹劑的應用

（一）用于結構自防水。膨脹劑是補償混凝土收縮的主要方式，在水泥內適量添加UEA膨脹劑，可進行補償收縮混凝土制作。據大量實踐表明，其抗裂性能良好，抗滲等級在S30以上，相比UEA不摻加的混凝土材料，其后期強度增長幅度較大，作為一種良好的抗裂防滲材料，在混凝土建筑結構自防水中應用較廣。

（二）UEA無縫設計。因混凝土存在收縮變形現象，為更好提高工程質量，避免結構開裂，可將一道后澆帶以間隔30m左右距離設置到指定位置，隨后填縫，可選用的材料為膨脹混凝土。但這種施工方式過于復雜，且極易存在滲水問題。為此，可取消后澆帶設置，選用UEA膨脹加強帶，滿足混凝土連續澆筑超長結構設計施工要求，如圖1所示。該施工方式需將一定膨脹應力施加到結構最大收縮應力位置，并將密孔鐵絲網設置到加強帶兩側，避免加強帶內滲入各類配比的混凝土。施工過程中，可先進行帶外低膨脹混凝土澆筑，隨后進行加強帶澆筑，此時應選取高膨脹混凝土用于加強帶，與兩側混凝土強度等級相比，此位置的混凝土等級需高出一些，以此不斷澆筑施工，直至達到無縫施工要求。

3.3結構設計措施

因環境因素、施工條件等影響，墻體極易產生縱向收縮裂縫，特別是高混凝土強度等級的材料，裂縫產生幾率更高。據相關數據顯示，可在0.4%~0.6%之間合理控制墻體水平構造鋼筋配筋率，宜在150mm以內控制水平筋間距。因底板、樓板對墻體約束極強，進而出現混凝土脹縮不均勻現象。為此，可將一道水平筋安設到墻體中間位置，以此有效避免墻體裂縫產生。在墻體連接柱子的結構內，因墻、柱兩者之間具有相差懸殊的配筋率，且因應力過于集中，極易有縱向收縮裂縫產生于和柱子相距1m左右的墻體內。此時，可將水平附加筋設置到墻柱連接位置，2000mm為附加筋最大長度，可向柱子內埋入300mm左右，向墻體內埋入1600mm左右，且有效提升該位置的配筋率，以此實現墻柱之間應力分散的目的，防止產生縱向裂縫。

3.4施工措施

合理確定混凝土配合比設計，保證滿足施工要求。準確確定各類混凝土材料用量，保證級配正確。澆筑混凝土結構之后，需及時做好地下室柔性防水層及保護層。針對地上結構，則需及時完成外墻圍護結構。且將防水層、保溫層設置到屋面工程，做好各項施工工作。在施工的各個環節，應加大人工施工力度，做好施工人員質量、安全培訓工作，避免施工事故發生，做好人身安全保障工作，最大限度提升工程質量及安全性。

4結束語

綜上所述，長久以來，混凝土裂縫問題一直都是建筑工程行業研究的主要課題。據大量工程實踐表明，混凝土裂縫的存在具有絕對性，無裂縫則屬于相對的。所有建筑物都存在裂縫產生的幾率，且其具有活動性，時時變化。裂縫往往被看做是建筑物損壞的開端，人們普遍認為裂縫是建筑工程危險的先兆。為此，如何防治混凝土建筑結構裂縫，如何有效控制裂縫擴展顯得尤為關鍵?；诖?，必須充分掌握混凝土建筑結構裂縫的發生原因，往往認為設計、施工等各個環節施工不到位，或材料質量不合格等都會出現結構裂縫，為此，必須有針對性地選擇應對措施，才能真正控制裂縫發展，才能降低裂縫危害。