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混凝土建筑裂缝预防与控制
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摘要：本文从现场实际出发，分析了混凝土建筑裂缝产生的原因，针对性的提出了裂缝预防与控制的措施，以及裂缝处理的一般方法，在建筑施工实践中取得了较好的效果。
关键词：混凝土建筑；裂缝；预防；控制
1 前言
混凝土建筑在现代工程建设中占有重要地位。但是，由于目前所凸现少有的经济高位运行和粗放型管理方式，使得混凝土建筑问题较多，其中混凝土的裂缝尤为突出。这些问题如不得到及时的预防和控制，很有可能将导致结构性的破坏。通过多年的施工观察和查阅有关资料，在分析裂缝产生的原因和了解其形成机理的基础上，提出了预防和控制混凝土裂缝的综合措施，并应用于现场施工。实践表明这些措施对混凝土建筑裂缝能得到有效的预防和控制。
2 裂缝的成因分析
混凝土建筑产生裂缝的原因很多，除本身地基沉降产生的原因外，主要是温度变化、干燥收缩变化及设计构造不合理和施工质量通病等方面的原因。
2.1材料质量原因
2.1.1由于水泥工业的发展，为提高水泥强度，厂家往往通过磨细水泥熟料的方法，从而导致水泥比表面积大大增大，体积稳定性越来越差。
2.1.2随着商品混凝土的广泛使用，厂家骨料质量明显下降，特别是采用泵送剂后，容易导致混凝土早期塑性收缩裂缝和后期收缩裂缝。
2.1.3根据有关研究资料揭示，掺合料对混凝体积变形性能影响有差异，S95矿渣粉的影响明显大于粉煤灰。
2.2材料配比原因
2.2.1在现场施工中，人们往往为了施工方便，对控制用水量和配合比方面均有较大的随机性，其施工用水量常常大于(甚至远大于)试验室提供的配合比用水量，表现为混凝土坍落度大，泌水现象明显。泌水大的混凝土往往伴随着较大的逆性收缩，从而出现塑性收缩裂缝。
2.2.2在混凝原材料中水泥的品种、用量影响混凝土收缩的重要原因。施工中如果水泥选择不当，水泥细颗粒偏多，会使水泥对外加剂适应不良，对防止混凝土的裂缝收缩极为不利。
2.3温度应力原因
2.3.1由于季节温差，昼夜温差、室内外温差所产生的温度变化，引起材料的热胀冷缩。当约束条件水、温度变形引起的温度应力足够大时，就会产生温度裂缝。
2.3.2在相同的温度条件下，钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体线膨胀系数的2倍，这就使屋盖变形要求墙体变形几率大得多。屋盖在变形过程中，对墙体顶端产生了很大的水平荷载，使墙体与屋盖的接触面受剪，当主拉应力大于墙体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。在沿墙体长度方向分布的剪应力大致为两端最大、中间为零时，由于端部的正压力较小，其主拉应力接近于剪应力，则可能引起斜裂缝；在门窗洞口处，由于应力集中，同样容易产生裂缝。其次，由于屋盖对圈梁的推挤作用，圈梁下的砖砌体易于出现水平裂缝。
2.4地基沉降变形原因
地基不均匀沉降也是引起高层建筑裂缝的重要原因之一。由于沉降裂缝是地基、基础上部结构共同作用条件下产生的，它与土的物理力学性质，基础以及上部结构的形式等因素有关。一般在建筑物下部，由下往上发展，呈“八”字，倒“八”字、水平及竖缝等特征。著长条形的建筑中部沉降过大，则在房屋两端由下向上形正“八”字缝，反之，若两端沉降过大时，则形成两端由下往上的倒“八”字缝。并首先在窗对角突破，还可在底层中部窗台处形成由上往下竖缝。当某一端下沉过大时，则在某端形成沉降端高的斜裂缝，当纵缝交点处沉降过大，则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝，有时还有沿窗台下角的水平缝。当纵横凹凸设计时，由于一侧的均匀沉降，还可导致在此处产生水平能力而组成力偶，从而导致此交接的竖缝。
2.5施工质量的原因
2.5.1砌块龄期不足，即直接用于墙体。
2.5.2砌块含水量过大或被雨水淋湿，墙体会因干缩引起开裂。
2.5.3砌块组砌混乱，排列不合理，未按规定按搓砌筑或通缝。
2.5.4水平、垂直灰缝厚薄不匀不饱满，砂浆和易性差，日砌筑高度过大等引起墙体开裂。
2.5.5砌体强度偏低，不同等级材料混砌，导致墙体容易开裂。
2.5.6墙体开裂、孔洞预留、穿墙等部位填补处理不当，引起局部开裂。
3 裂缝的防治措施
3.1控制材料的配比量
由实验室提供的设计配合比是一种固定条件下的静态配合比，而施工则可能随时受到各种条件变化的影响，因此，在实际确定施工配合比时，应根据当时的具体情况作适当调整。首先，应根据水泥的水化热、泌水性、收缩率、比表面积等性能合理选用水泥及用量；其次，严格控制混凝土用水量，并设法控制混凝土的泥水，提高水泥砂浆的粘度、减少集料的沉降，充分发挥砂、石的骨架作用，减少多余的拌合用水量；再次是严格控制混凝土骨料的含砂量，优化骨料配级：最后是在高温季节施工时，严格控制各种原材料温度，特别是水泥的温度，对防止混凝土的裂缝产生也很重要。
另外，微膨胀剂和矿物掺和料的应用，也是防止混凝土裂缝的一个很好的措施。微膨胀剂的应用，在我国已有二十多年的历史，它具有极高的抗渗性，能较好地补偿收缩式膨胀能力，对大面积混凝土板的防裂均有很好的帮助。
再者，在混凝土中使用大掺量矿物掺和料，应该成为一种首选的“抗裂”措施。大掺量粉煤灰混凝土的抗裂性能优异无可比拟。除了粉煤灰以外，常用的矿物掺和料还有细磨矿碴，以及两者的复合体。这些掺和料具有延迟和降低混凝土水化降温作用，改善混凝土泌水性能以及自收缩作用。 3.2控制好温度应力分布
温度应力分布的形成过程可分为3个阶段：
3.2.1早期分布：自浇筑混凝土开始到水泥放热基本结束，一般约30d。这个阶段有两个特征：一是水泥放出大量的水化热：二是混凝土上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
3.2.2中期应力：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到温度稳定时止。这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力迭加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
3.2.3晚期应力：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种残余应力迭加。
根据上述三种应力特征，为了预防温度裂缝，减轻温度应力，可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施：①改善骨料级配，用干硬性混凝土、掺混合料加引气剂等，以减少混凝土中的水泥用量；根据温度实效，拌合混凝土时采用加水或用水将碎石冷却，以降低混凝土的浇筑温度，热天浇筑混凝土时应减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。②在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间、气温骤降进行表面保温，以避免混凝土表面发生急剧的温度梯度；对施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
改善约束条件的措施：①合理地分缝分块：②避免基础砼体积过大；③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量，对防止裂缝是十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝，一旦出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此，施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
3.3防止地基沉降变形
3.3.1加大建筑物的整体刚度，如砖混结构房屋中增设圈梁，选用刚度较大的基础形式如箱形基础等。
3.3.2合理的设置沉降缝。设置沉降不但能大大地提高建筑的竖向刚度，起到“抗”的作用，同时，它还使一部分变成了刚体位移，从而起到了“放”的作用，故合理设置沉降对控制沉降裂缝至关重要。
3.3.3进行地基处理，对地基进行处理是防止出现沉降裂缝而大量采用的方法，地基处理的方式很多，一般要根据工程的具体情况来进行选择，在此不多述。
3.3.4从设计入手，对基础产生的不均匀沉降可能引起墙体裂缝的薄弱部位，加强构造措施，防止开裂。对建筑细部构件的防水构造措施详细完善，使施工有详图可依，保证细部构件位置的外墙面不出现渗漏。对填充结构的墙连续较长或较高，采取有效措施，防止开裂。
关键词：混凝土建筑；裂缝；预防；控制
1 前言
混凝土建筑在现代工程建设中占有重要地位。但是，由于目前所凸现少有的经济高位运行和粗放型管理方式，使得混凝土建筑问题较多，其中混凝土的裂缝尤为突出。这些问题如不得到及时的预防和控制，很有可能将导致结构性的破坏。通过多年的施工观察和查阅有关资料，在分析裂缝产生的原因和了解其形成机理的基础上，提出了预防和控制混凝土裂缝的综合措施，并应用于现场施工。实践表明这些措施对混凝土建筑裂缝能得到有效的预防和控制。
2 裂缝的成因分析
混凝土建筑产生裂缝的原因很多，除本身地基沉降产生的原因外，主要是温度变化、干燥收缩变化及设计构造不合理和施工质量通病等方面的原因。
2.1材料质量原因
2.1.1由于水泥工业的发展，为提高水泥强度，厂家往往通过磨细水泥熟料的方法，从而导致水泥比表面积大大增大，体积稳定性越来越差。
2.1.2随着商品混凝土的广泛使用，厂家骨料质量明显下降，特别是采用泵送剂后，容易导致混凝土早期塑性收缩裂缝和后期收缩裂缝。
2.1.3根据有关研究资料揭示，掺合料对混凝体积变形性能影响有差异，S95矿渣粉的影响明显大于粉煤灰。
2.2材料配比原因
2.2.1在现场施工中，人们往往为了施工方便，对控制用水量和配合比方面均有较大的随机性，其施工用水量常常大于(甚至远大于)试验室提供的配合比用水量，表现为混凝土坍落度大，泌水现象明显。泌水大的混凝土往往伴随着较大的逆性收缩，从而出现塑性收缩裂缝。
2.2.2在混凝原材料中水泥的品种、用量影响混凝土收缩的重要原因。施工中如果水泥选择不当，水泥细颗粒偏多，会使水泥对外加剂适应不良，对防止混凝土的裂缝收缩极为不利。
2.3温度应力原因
2.3.1由于季节温差，昼夜温差、室内外温差所产生的温度变化，引起材料的热胀冷缩。当约束条件水、温度变形引起的温度应力足够大时，就会产生温度裂缝。
2.3.2在相同的温度条件下，钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体线膨胀系数的2倍，这就使屋盖变形要求墙体变形几率大得多。屋盖在变形过程中，对墙体顶端产生了很大的水平荷载，使墙体与屋盖的接触面受剪，当主拉应力大于墙体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。在沿墙体长度方向分布的剪应力大致为两端最大、中间为零时，由于端部的正压力较小，其主拉应力接近于剪应力，则可能引起斜裂缝；在门窗洞口处，由于应力集中，同样容易产生裂缝。其次，由于屋盖对圈梁的推挤作用，圈梁下的砖砌体易于出现水平裂缝。
2.4地基沉降变形原因
地基不均匀沉降也是引起高层建筑裂缝的重要原因之一。由于沉降裂缝是地基、基础上部结构共同作用条件下产生的，它与土的物理力学性质，基础以及上部结构的形式等因素有关。一般在建筑物下部，由下往上发展，呈“八”字，倒“八”字、水平及竖缝等特征。著长条形的建筑中部沉降过大，则在房屋两端由下向上形正“八”字缝，反之，若两端沉降过大时，则形成两端由下往上的倒“八”字缝。并首先在窗对角突破，还可在底层中部窗台处形成由上往下竖缝。当某一端下沉过大时，则在某端形成沉降端高的斜裂缝，当纵缝交点处沉降过大，则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝，有时还有沿窗台下角的水平缝。当纵横凹凸设计时，由于一侧的均匀沉降，还可导致在此处产生水平能力而组成力偶，从而导致此交接的竖缝。
2.5施工质量的原因
2.5.1砌块龄期不足，即直接用于墙体。
2.5.2砌块含水量过大或被雨水淋湿，墙体会因干缩引起开裂。
2.5.3砌块组砌混乱，排列不合理，未按规定按搓砌筑或通缝。
2.5.4水平、垂直灰缝厚薄不匀不饱满，砂浆和易性差，日砌筑高度过大等引起墙体开裂。
2.5.5砌体强度偏低，不同等级材料混砌，导致墙体容易开裂。
2.5.6墙体开裂、孔洞预留、穿墙等部位填补处理不当，引起局部开裂。
3 裂缝的防治措施
3.1控制材料的配比量
由实验室提供的设计配合比是一种固定条件下的静态配合比，而施工则可能随时受到各种条件变化的影响，因此，在实际确定施工配合比时，应根据当时的具体情况作适当调整。首先，应根据水泥的水化热、泌水性、收缩率、比表面积等性能合理选用水泥及用量；其次，严格控制混凝土用水量，并设法控制混凝土的泥水，提高水泥砂浆的粘度、减少集料的沉降，充分发挥砂、石的骨架作用，减少多余的拌合用水量；再次是严格控制混凝土骨料的含砂量，优化骨料配级：最后是在高温季节施工时，严格控制各种原材料温度，特别是水泥的温度，对防止混凝土的裂缝产生也很重要。
另外，微膨胀剂和矿物掺和料的应用，也是防止混凝土裂缝的一个很好的措施。微膨胀剂的应用，在我国已有二十多年的历史，它具有极高的抗渗性，能较好地补偿收缩式膨胀能力，对大面积混凝土板的防裂均有很好的帮助。
再者，在混凝土中使用大掺量矿物掺和料，应该成为一种首选的“抗裂”措施。大掺量粉煤灰混凝土的抗裂性能优异无可比拟。除了粉煤灰以外，常用的矿物掺和料还有细磨矿碴，以及两者的复合体。这些掺和料具有延迟和降低混凝土水化降温作用，改善混凝土泌水性能以及自收缩作用。 3.2控制好温度应力分布
温度应力分布的形成过程可分为3个阶段：
3.2.1早期分布：自浇筑混凝土开始到水泥放热基本结束，一般约30d。这个阶段有两个特征：一是水泥放出大量的水化热：二是混凝土上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
3.2.2中期应力：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到温度稳定时止。这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力迭加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
3.2.3晚期应力：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种残余应力迭加。
根据上述三种应力特征，为了预防温度裂缝，减轻温度应力，可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施：①改善骨料级配，用干硬性混凝土、掺混合料加引气剂等，以减少混凝土中的水泥用量；根据温度实效，拌合混凝土时采用加水或用水将碎石冷却，以降低混凝土的浇筑温度，热天浇筑混凝土时应减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。②在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间、气温骤降进行表面保温，以避免混凝土表面发生急剧的温度梯度；对施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。
改善约束条件的措施：①合理地分缝分块：②避免基础砼体积过大；③合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量，对防止裂缝是十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝，一旦出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此，施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
3.3防止地基沉降变形
3.3.1加大建筑物的整体刚度，如砖混结构房屋中增设圈梁，选用刚度较大的基础形式如箱形基础等。
3.3.2合理的设置沉降缝。设置沉降不但能大大地提高建筑的竖向刚度，起到“抗”的作用，同时，它还使一部分变成了刚体位移，从而起到了“放”的作用，故合理设置沉降对控制沉降裂缝至关重要。
3.3.3进行地基处理，对地基进行处理是防止出现沉降裂缝而大量采用的方法，地基处理的方式很多，一般要根据工程的具体情况来进行选择，在此不多述。
3.3.4从设计入手，对基础产生的不均匀沉降可能引起墙体裂缝的薄弱部位，加强构造措施，防止开裂。对建筑细部构件的防水构造措施详细完善，使施工有详图可依，保证细部构件位置的外墙面不出现渗漏。对填充结构的墙连续较长或较高，采取有效措施，防止开裂。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/12124.htm
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