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1裂縫形成的機(jī)理

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

（一）素混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生機(jī)理。以混凝土自身來講，往往認(rèn)為裂縫產(chǎn)生的機(jī)理在于混凝土材料變形受約束所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力在材料抗拉強(qiáng)度以上。在拉應(yīng)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(qiáng)度，當(dāng)拉應(yīng)力過大時(shí)，此類裂縫則會出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，且寬度快速增加。

（二）鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生機(jī)理。如混凝土構(gòu)件內(nèi)配置了相應(yīng)的鋼筋材料，兩者材料共同受力，且相互制約，此時(shí)可通過“粘結(jié)-滑動”原理理解混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理。換言之，此類裂縫的出現(xiàn)，主要原因在于兩者間變形不再協(xié)調(diào)，進(jìn)而產(chǎn)生相對滑動現(xiàn)象。

2混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

2.1材料問題

（一）干燥收縮。據(jù)大量實(shí)踐表明，將水添加到水泥內(nèi)后，極易形成水泥硬化體，此時(shí)將降低其絕對體積。水由毛細(xì)孔縫內(nèi)滲出，形成毛細(xì)壓力促使混凝土出現(xiàn)毛細(xì)收縮現(xiàn)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(tài)混凝土的干縮值，此時(shí)，0.01%~0.02%為混凝土極限拉伸值，因此極易產(chǎn)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(nèi)水泥量的情況下，其絕熱溫升將不斷增加，最高可達(dá)到80℃左右。通過分析可見，如10℃為混凝土內(nèi)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(shí)，相比混凝土極限拉伸值，其冷縮值較大，則易產(chǎn)生混凝土裂縫。

2.2設(shè)計(jì)問題

混凝土與鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)極限狀態(tài)承載力的主要承擔(dān)者，按照地基條件、環(huán)境因素等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可進(jìn)行荷載裂縫的有效控制。針對結(jié)構(gòu)變形作用產(chǎn)生的裂縫，目前存在兩種看法，其一，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定不明確，具有一定靈活性，導(dǎo)致裂縫計(jì)算時(shí)缺乏相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)方式選擇極為隨意；其二，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定較為明確，存在計(jì)算荷載裂縫的相應(yīng)公式，但有允許寬度限制，如無法全面考慮結(jié)構(gòu)變形裂縫，則同樣會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，或數(shù)量增加。

2.3施工管理問題

在混凝土質(zhì)量影響因素中，如混凝土配合比設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確、砂石級配不正確、澆筑及振搗混凝土不到位、施工縫設(shè)置不合理等，都是后期裂縫產(chǎn)生的直接因素。除此之外，如施工人員素質(zhì)低，施工時(shí)不認(rèn)真、馬馬虎虎等這些人為因素也會引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

3混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

3.1補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用

作為一種適度膨脹的混凝土，補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用，可對混凝土的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行有效改善，能夠在無害裂縫允許范圍內(nèi)合理控制混凝土裂縫，避免裂縫擴(kuò)展。據(jù)相關(guān)技術(shù)要求表明，在濕養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r，0.8%為混凝土配筋率條件下，其可產(chǎn)生0.02%~0.03%的限制膨脹率，該值在0.015%以上。此時(shí)，0.2~0.7mpa為混凝土內(nèi)預(yù)壓應(yīng)力的范圍，這種情況下，致使混凝土裂縫產(chǎn)生的所有或大多數(shù)應(yīng)力都會被預(yù)壓應(yīng)力所抵消。除此之外，還能對混凝土收縮產(chǎn)生過程起到推延作用，在該階段混凝土抗拉強(qiáng)度增長幅度加大、待混凝土收縮進(jìn)行時(shí)，其不斷增長的抗拉力，將對收縮應(yīng)力產(chǎn)生有效抵抗作用，進(jìn)而避免裂縫產(chǎn)生。目前，常選用膨脹水泥、膨脹劑作為補(bǔ)償收縮材料。

3.2UEA膨脹劑的應(yīng)用

（一）用于結(jié)構(gòu)自防水。膨脹劑是補(bǔ)償混凝土收縮的主要方式，在水泥內(nèi)適量添加UEA膨脹劑，可進(jìn)行補(bǔ)償收縮混凝土制作。據(jù)大量實(shí)踐表明，其抗裂性能良好，抗?jié)B等級在S30以上，相比UEA不摻加的混凝土材料，其后期強(qiáng)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(jié)構(gòu)自防水中應(yīng)用較廣。

（二）UEA無縫設(shè)計(jì)。因混凝土存在收縮變形現(xiàn)象，為更好提高工程質(zhì)量，避免結(jié)構(gòu)開裂，可將一道后澆帶以間隔30m左右距離設(shè)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(fù)雜，且極易存在滲水問題。為此，可取消后澆帶設(shè)置，選用UEA膨脹加強(qiáng)帶，滿足混凝土連續(xù)澆筑超長結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工要求，如圖1所示。該施工方式需將一定膨脹應(yīng)力施加到結(jié)構(gòu)最大收縮應(yīng)力位置，并將密孔鐵絲網(wǎng)設(shè)置到加強(qiáng)帶兩側(cè)，避免加強(qiáng)帶內(nèi)滲入各類配比的混凝土。施工過程中，可先進(jìn)行帶外低膨脹混凝土澆筑，隨后進(jìn)行加強(qiáng)帶澆筑，此時(shí)應(yīng)選取高膨脹混凝土用于加強(qiáng)帶，與兩側(cè)混凝土強(qiáng)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(dá)到無縫施工要求。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

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

3.4施工措施

合理確定混凝土配合比設(shè)計(jì)，保證滿足施工要求。準(zhǔn)確確定各類混凝土材料用量，保證級配正確。澆筑混凝土結(jié)構(gòu)之后，需及時(shí)做好地下室柔性防水層及保護(hù)層。針對地上結(jié)構(gòu)，則需及時(shí)完成外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。且將防水層、保溫層設(shè)置到屋面工程，做好各項(xiàng)施工工作。在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)加大人工施工力度，做好施工人員質(zhì)量、安全培訓(xùn)工作，避免施工事故發(fā)生，做好人身安全保障工作，最大限度提升工程質(zhì)量及安全性。

4結(jié)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(yè)研究的主要課題。據(jù)大量工程實(shí)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(chǎn)生的幾率，且其具有活動性，時(shí)時(shí)變化。裂縫往往被看做是建筑物損壞的開端，人們普遍認(rèn)為裂縫是建筑工程危險(xiǎn)的先兆。為此，如何防治混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫，如何有效控制裂縫擴(kuò)展顯得尤為關(guān)鍵。基于此，必須充分掌握混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生原因，往往認(rèn)為設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)施工不到位，或材料質(zhì)量不合格等都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，為此，必須有針對性地選擇應(yīng)對措施，才能真正控制裂縫發(fā)展，才能降低裂縫危害。