砼結構開裂原因分析及預防

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砼結構開裂原因分析及預防

來源：浙江土木作者：日月№清風日期：[2010-10-29]

建築結構產生裂縫是很普遍的現象，其中最常見的要數鋼筋砼構件以及磚牆裂縫。多年的實踐證明，在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設計手段、施工手段來克服。一.鋼筋砼常見裂縫原因分析砼是一抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用過程中，當發生溫度、濕度變化、地基不均勻沉降時，極容易產生裂縫。 1、材料質量材料質量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質量不好，若工程上用了這等不合格的材料就會產生「豆腐渣工程」。所以說只有材料的質量關把好了，工程質量才會在根本上得到保證。 2、施工工藝施工工藝涉及的面很廣，不可能一一敘述，一般常涉用到的有：（1）、水分蒸發、水泥結石的砼干縮通常是導致砼裂縫的重要原因。（2）、砼是一種人造混合材料，其質量好壞的一個重要標誌是成型後砼的均勻性和密實程度。因此砼的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產生的直接或間接原因。（3）、模板構造不當，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成砼開裂。施工過程中，鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大，澆築中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。（4）、砼養護，特別是早期養護質量與裂縫的關係密切，早期表面乾燥或早期內外溫度較大更容易產生裂縫。（5）、避免在極端天氣條件下施工，可以減少砼結構的開裂情況。 3、地基變形在鋼筋砼結構中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定於地基變形的情況，由於地基變形造成的應力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。 4、溫度變形砼具有熱脹冷縮的性質，其線膨脹係數一般為1×10-5/0C。當環境溫度發生變化時，就會產生溫度變形，由此產生附加應力，當這種應力超過砼的抗拉強度時，就會產生裂縫。在工程中，這類裂縫較多見，譬如現澆屋面板上的裂縫，大體積砼的裂縫等。 5、濕度變形砼在空氣中結硬時，體積會逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見於現澆牆板式結構、現澆框架結構等，通常是因為養護不良造成。砼的收縮值一般為0.2~0.4‰，其發展規律是早期快、後期緩慢。因此對於超長的建築物或構築物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決砼的早期干縮問題。 6、結構受荷結構受荷後產生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等均可能產生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構件，在使用荷載作用下往往會出現不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構件在承受了30～40%的設計荷載時，就可能出現裂縫，肉眼一般不易察覺，而構件的極限破壞荷載往往是在設計荷載的1.5倍以上，所以在一般情況下鋼筋砼構件是允許帶裂縫工作的（有些資料上稱無害裂縫）。在鋼筋砼設計規範中，分別不同情況規定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm。對那些寬度超過規範規定的裂縫，以及不允許出現裂縫則應認為有害，需加以認真分析，慎重處理。 7、設計構造結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中，構造處理不當，現澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋，或附加吊筋以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致砼開裂。 8、徐變砼徐變造成開裂或裂縫發展的例子工程中也和很常見。據文獻記載受彎構件截面砼受壓徐變，可以使構件變形增大2~3倍，預應力結構因徐變會產生較大的應力損失，降低了結構的抗裂性能。二.預防措施 1、材料選用（1）、水泥：應選用水化熱較低的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥。（2）、粗骨料：宜用表面粗糙、質地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無鹼性反應；有害物質及粘土含量不超過規定。（3）、細骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。（4）、外摻加料：宜採用減水劑等外加劑，以改善砼工作性能，降低用水量，減少收縮。 2、配料（1）、配合比設計：應採用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。（2）、禁止任意增加水泥用量。（3）、配製砼時計量應準確，要嚴格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻，離析的砼必須重新拌勻後，方可澆築。 3、配筋鋼筋的配置應嚴格按施工圖施工，尤應重視以下各點：（1）、鋼筋品種、規格、數量的改變、代用，必須考慮對構件抗裂性能的影響。（2）、鋼筋的位置要正確，保護層過大或過小都可能導致砼開裂，鋼筋間距過大，易引起鋼筋之間的砼開裂。 4、模板工程鋼筋砼結構裂縫的預防，在模板工程中應注意以下幾點：（1）、模板構造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導致砼裂縫。（2）、模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載（特別是動荷載）作用下，模板變形過大造成開裂。（3）、合理掌握拆模時機，拆模時間過早，應保證早齡期砼不損壞或不開裂，但也不能太晚，儘可能不要錯過砼水化熱峰值，即不要錯過最佳養護介入時機。 5、砼澆築（1）、砼澆築時應防止離析現象，振搗應均勻、適度。（2）、加強砼的早期養護，並適度延長養護時間，在氣溫高、濕度低或風速大的條件下，更應及早進行噴水養護，在澆水養護有因難時，或者不能保證其充分濕潤時，可採用覆蓋保濕材料等方法。 6、設計構造（1）、建築平面選型時在滿足使用功能要求的前提下，力求簡單，平面複雜的建築物，容易產生扭曲等附加應力而造成牆體及樓板開裂。（2）、合理布置縱橫牆，縱牆開洞應儘可能小。（3）、控制建築物有長高比，長高比越小，整體剛度越大，調整不均勻沉降的能力越強。（4）、合理地調整各部分承重結構的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過於集中。（5）、減少地基的不均勻沉降，除了前述的措施外，在基礎設計中可以採取調整基礎的埋深度，不同的地基計算強度和採用不同的墊層厚度等方法，來調整地基的不均勻變形。（6）、適當加強基礎有剛度和強度。（7）、層層設置圈樑、構造柱，可以增加建築物的整體性，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強度，防止或減少裂縫，即使出現了裂縫，也能阻止其進一步發展。（8）、正確地設置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應合適，構造要合理，可以和其結構縫合併設置。（9）、限制伸縮縫間距。對體形複雜、地基不均勻沉降值大的建築物更應嚴格控制，同樣，也可以和其它結構縫合併使用。（10）、部分窗檯砌體應加強。對寬大的窗檯下部宜設置鋼筋砼梁，以適應窗檯的變形，防止窗檯處產生豎直裂縫。 7、施工技術（1）、加強地基的檢查與驗收工作，基坑開挖後應及時通知勘察及設計單位到現場驗收，對較複雜的地基，設計方在基坑開挖後應要求勘察補鑽探，當探出有不利的地質情況時，必須先對其加固處理，並經驗收合格後，方可進行下一步施工。（2）、開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結構。（3）、合理安排施工順序。當相鄰建（構）築物間距較近時，一般應先施工較深的基礎，以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建（構）築物各部分荷載相差較大時，一般應施工重、高部分，後施工輕、低部分。