混凝土裂缝与治理实践

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【摘 要 】文章对建筑混凝土裂缝的成因进行了分析,提出了治理措施.

同时详细介绍了某剪力墙裂缝情况及治理措施.

【关 键 词 】混凝土裂缝 成因 治理 某剪力墙工程

1.前言：

混凝土结构自施工完毕,甚至在施工过程中都存在不同程度的裂缝或细微裂纹,因此工程界普遍认为混凝土结构都是带裂缝工作的.混凝土是多种不同材料经拌合、振捣、养护而形成的胶结体,引起裂缝的原因很多,但总体上可以分为两大类：

一类是由外荷载引起的裂缝,即结构性裂缝,其与荷载有关.

二类是由变形引起的裂缝,即非结构性裂缝.如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等导致的结构构件内部产生自应力引起混凝土裂缝.裂缝的存在,将会产生一定危害.

（1）结构裂缝宽度显示钢筋保护层被破坏的程度,裂缝引起混凝土中钢筋的锈蚀,将降低结构耐久性.

（2）裂缝影响使用功能,可造成渗水或引起使用者的不安.

（3）受力构件裂缝过宽,预示构件承载力储备不足,存在安全隐患.

鉴于以上原因,我国现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定对使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土构件应验算裂缝宽度,计算所得的最大裂缝宽度对处在室内正常环境的一般构件不应超过0.3mm,对处于年平均相对湿度小于60%地区其最大裂缝宽度不应超过0.4mm.对于屋架、托架、重级工作制的吊车梁以及露天或室内高湿度环境,其最大裂缝宽度不应超过0.2mm.

2.常见的裂缝成因分析

（1）混凝土收缩裂缝

①水泥用量大、含水量越高、坍落度大,混凝土收缩就越大,容易造成混凝土开裂.

②骨料粒径越细、砂率越高,收缩越大.骨料中含泥量越大,收缩越大.

③环境越干燥收缩越大.早期养护时间越短,收缩越大.

（2）混凝土温度裂缝

大体积混凝土的早期硬化过程中,容易出现混凝土水化热而引起的开裂；建筑物外露构件与室内构件因内外温差过大也会导致结构构件的开裂.

（3）结构不均匀沉陷裂缝

结构地基土质不匀,松软或回填土不实、浸水而造成不均匀沉降；；或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大、或支撑底部松动所致的混凝土结构产生裂缝.

（4）化学裂缝

水泥与含氯离子的混凝土集料拌合后产生化学反应造成混凝土酥松,膨胀开裂,即碱-集料反应.

（5）受力裂缝

①混凝土的受力裂缝,主要是指由于结构构件承受了超过设计荷载的过大荷载,或者是混凝土尚未达到设计强度而施工荷载超过了构件的实际承载力,以及由于承重模板拆除过早,混凝土强度过低承受不了自重等原因,均可引起结构构件的开裂.

②设计计算的错误导致结构构件强度的不足,以及钢筋工程材料及安装质量问题等,也会引起混凝土出现受力裂缝.

3.治理措施

（1）施工浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透；控制混凝土的水泥用量,水灰比和砂率不能过大；混凝土的搅拌时间要足够,送运时间不能过长；严格控制配制混凝土的砂石骨料的含泥量,避免使用过量粉砂；混凝土施工时应按规范振捣密实,不能过度振捣,混凝土表面要进行二次抹压,提高表面强度减少收缩量；加强混凝土的早期养护,适当延长养护时间.

（2）施工浇筑混凝土前,将基层和模板浇水湿透；控制混凝土的水泥用量,水灰比和砂率不能过大；混凝土的搅拌时间要足够,送运时间不能过长；严格控制配制混凝土的砂石骨料的含泥量,避免使用过量粉砂；混凝土施工时应按规范振捣密实,不能过度振捣,混凝土表面要进行二次抹压,提高表面强度减少收缩量；加强混凝土的早期养护,适当延长养护时间.

（3）设计时注意构造钢筋的布置十分重要,它对构造抗裂影响很大.对连续板不宜采用分离式配筋,应采用上、下两层连续式配筋；洞口处配加强筋；对混凝土梁的腰部增配构造筋.

4.某剪力墙裂缝分析与治理

某市一幢高层建筑,32层,地下室一层.混凝土框架剪力墙结构,墙柱砼强度等级5,剪力墙长6400mm,厚300mm,剪力墙体水平/坚向配置钢筋￠10@100,见下图.底层混凝土剪力墙出现多条竖向裂缝,前后贯穿,裂缝宽在0.3nun以下,满足混凝土结构设计规范（GB50010―2010）第3.3.4条强度要求条件下裂缝宽度.

剪力墙平面图

4.1 底层混凝土剪力墙裂缝原因分析

（1） 裂缝状况

底层混凝土剪力墙、柱2006年4月20日砼浇捣结束,25日浇捣梁板,28日下午开始拆剪力墙模板.浇灌气温、拆模气温均为18℃～26℃.昼夜温度差为8℃左右,底层混凝土剪力墙拆模时就发现竖向细小裂缝,通长前后贯穿,并报设计院、监理公司,宽度不超过0.3mm,但无分支裂缝和交叉裂缝,裂缝长度不等,裂缝两端细中间粗.

（2）原因分析

底层混凝土剪力墙裂缝主要原因是温度应力和混凝土的干缩所引起的应力共同作用的结果.

1） 温度收缩裂缝

温度变形收缩受到外界的约束,不能自由变形而引起的早期温度应力.混凝土剪力墙内产生较高的温度收缩应力,当这种应力超过早期混凝土的抗拉强度时,产生裂缝.因施工期间温度变化产生的温差过大而导致混凝土墙体开裂,

温度收缩,即混凝土中多余水分蒸发、体积减少而产生收缩,这部分占整个收缩量的80%―90%.

300mm厚剪力墙采用5高标号泵送砼,水泥用量过大（450kg/m3）,水泥标号过高（R6.25级）,在混疑土浇筑初期,由于水化热的散发,使墙内混凝土温升值加大,可达30℃以上,表面引起相当大的拉应力.当拆除摸板过早,砼表面温度骤降,由此造成内外温差使混凝土表面产生裂缝.随后发生混凝土收缩及其他原因引起的共同作用,使部分裂缝成贯穿混凝土墙身. 2）混凝土收缩裂缝

混凝土自收缩,即水泥水化作用,使形成的水泥骨架不断紧密,造成体积缩小.混凝土收缩量值约为0.15‰―0.2‰之间,此种收缩早期快,后期慢,影响收缩因素的原因较多,主要是水泥拌和物的品种与质量,混凝土配合比、化学外加剂等.与温度裂缝一样,收缩裂缝的形成,也必须存在收缩变形和内外约束条件等.表面干燥快,内部温度变化小,表面收缩变形受到内部混凝土约束,因此在较大的墙板表面产生较大的拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,产生干缩裂缝.

3）砂石级配

泵送混凝土方面,原材料质量控制不严,砂、石级配差,砂太细,含泥量高,石子中含砂量大,用水量或水泥用量大都导致产生混凝土干缩.

4）设计方面

300mm厚剪力墙体水平/坚向配置钢筋￠10@100,剪力墙水平钢筋配筋率p为0.27%,刚好满足混凝土结构设计规范（GB50010―2010）第10.5.9条构造规定强度要求,水平和竖向分布钢筋配筋率不应小于0.2%.未针对高标号泵送混凝土收缩性大的特点,进行结构设计抗裂验算,墙体水平钢筋配筋率偏小,是导致墙体出现裂缝的重要原因之一.

4.2混凝土墙壁裂缝处理

剪力墙裂缝采用环氧树脂压力灌缝处理.

4.3预防混凝土裂缝措施

（1）提高混凝土墙体设计配筋

设计人员通过对泵送混凝土的特点了解,为了提高混凝土剪力墙表面抗裂要求,设计通过抗裂计算,适当提高混凝土剪力墙水平/竖向分布钢筋配筋率,水平/坚向配置钢筋更改为￠12@100,钢筋配筋率p增加为0.4%,提高了混凝土剪力墙表面抗裂要求,使其配筋能与混凝土收缩应力相平衡.

（2）控制水泥用量.降低入模砼温度

合理利用混凝土早强减水剂和粉煤灰等手段,尽可能降低商品混凝土的水泥用量,降低水泥的水化热.采用自然连续级配的碎石,降低入模砼温度,减少混凝土收缩裂缝的产生.

（3）加强早期混凝土养护

尽量采用木模进行支模,提高混凝土表面保水性能,对浇筑后的混凝土,在振动界限以前给予二次振捣,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成水分和空隙,提高混凝土与钢筋握裹力,防止因混凝土沉落而出现裂缝.延长支撑模板拆除时间至七天,减少因砼表面温度骤降的温度应力,同时要加强混凝土养护,增加浇水次数,可有效地防止墙体裂缝产生.

5结论

该工程在后继主体结构工程施工中,通过提高混凝土墙体设计配筋,控制水泥用量,降低入模砼温度,加强早期混凝土养护等措施,降低水泥的水化热,减少了剪力墙裂缝发生,预防混凝土剪力墙开裂,杜绝了通长贯穿裂缝产生.