簡(jiǎn)介：砼因其取材廣泛、價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高、可澆注成各種形狀，并且耐火性好、不易風(fēng)化、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。其蠕變特性是在常溫25C0下保持不變，但大于或小于25C0就會(huì)膨脹或冷縮變形，缺點(diǎn)是：在溫度變化過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力表面裂縫，在力的作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力容易開(kāi)裂。
關(guān)鍵字：裂縫 特性 成因
中圖分類號(hào)：TV543+.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
砼實(shí)體結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種交錯(cuò)因素。砼實(shí)體結(jié)構(gòu)裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：
一是荷載或自重引起的拉應(yīng)力裂縫：砼實(shí)體結(jié)構(gòu)在靜、動(dòng)荷載拉應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、拉應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；拉應(yīng)力裂縫是指由外荷載作用下的拉應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。
二是溫度變化引起的裂縫：砼具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)，砼將發(fā)生膨脹或冷縮變形，若膨脹或冷縮變形大于表面拉應(yīng)力，即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特性是將隨溫度變化而膨脹或冷縮。引起溫度變化主要因素有：
1、年溫差：砼實(shí)體結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會(huì)引起溫度裂縫，考慮到混凝土的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。
2、日照：砼實(shí)體結(jié)構(gòu)受太陽(yáng)曝曬后，內(nèi)在溫度呈梯度非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見(jiàn)原因。
3、驟然降溫：突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行，砼彈性模量不考慮折減。
4、水化熱：出現(xiàn)在施工過(guò)程中，大體積砼（厚度超過(guò)2.0米）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部散熱，或采用覆膜滴灌保濕的方法，促使砼加快散熱。
5、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，砼驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易出現(xiàn)裂縫。
三、 收縮引起的裂縫
在實(shí)際施工中，砼因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的：在砼收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生砼體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。
塑性收縮：發(fā)生在施工過(guò)程中、砼澆筑后4~5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，砼失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)砼尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生級(jí)大的內(nèi)應(yīng)力，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。
縮水收縮（干縮）：砼結(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，砼體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因砼表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部砼膨脹的約束，致使表面砼承受拉力，當(dāng)表面砼承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
自生收縮：自生收縮是砼在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥砼），也可以是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥砼與粉煤灰水泥砼）。
炭化收縮：大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計(jì)算。
砼收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有任何規(guī)律。
研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：
1、水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量：礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥砼收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水砼收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大，則砼收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。
2、骨料品種：骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長(zhǎng)石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。
3、水灰比：用水量越大，水灰比越高，砼收縮越大。
4、外摻劑：外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。
5、養(yǎng)生方法：良好的養(yǎng)護(hù)可加速砼的水化反應(yīng)，獲得較高的砼強(qiáng)度。養(yǎng)生時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)生時(shí)間越長(zhǎng)，則砼收縮越小；蒸汽養(yǎng)生方式比自然養(yǎng)護(hù)方式砼收縮要小。
6、外界環(huán)境：大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則砼水分蒸發(fā)快，砼收縮越快，應(yīng)采用覆膜滴灌保濕養(yǎng)生10天的方法，可減少砼膨脹收縮裂縫。
7、振搗方式及時(shí)間：機(jī)械振搗方式比手工搗固方式砼收縮性要小，一般規(guī)范規(guī)定以30s/次為宜，振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能頻率決定，振搗頻率大于規(guī)范規(guī)定，振搗時(shí)間易短；大于規(guī)范規(guī)定，振搗時(shí)間易長(zhǎng)；如振搗時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，形成砼強(qiáng)度不足或不均勻；時(shí)間太長(zhǎng)，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。
對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫，應(yīng)采用覆膜滴灌保濕養(yǎng)生10天的方法，可減少砼膨脹收縮裂縫或增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高砼的抗裂性，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚20~60cm）。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋(φ8~φ14)、小間距布置(@10~@15cm)，全截面構(gòu)造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%~0.5%。
四是收縮引起的裂縫。在實(shí)際工程中，砼因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在砼收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生砼體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響砼收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時(shí)間。
五是地基變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出砼結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。
六是鋼筋銹蝕引起的裂縫。要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度（當(dāng)然保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度）；施工時(shí)應(yīng)控制砼的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證砼的密實(shí)性，防止氧氣侵入，同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。
七是凍脹引起的裂縫。大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的凍脹，砼出現(xiàn)冷縮，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而砼產(chǎn)生冷縮；同時(shí)砼凝膠孔中的過(guò)冷水（結(jié)冰溫度在-78度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使砼中水的膨脹力加大，砼強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)酥松。尤其是砼初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后砼強(qiáng)度損失可達(dá)30%-50%。冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。七是施工材料質(zhì)量引起的裂縫。
八是施工工藝質(zhì)量引起的裂縫。在砼結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過(guò)程中，若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向等各種裂縫，特別是細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。
對(duì)混凝土裂縫的處理建議
一是表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。
二是填充法：用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫（0.3mm）,作業(yè)簡(jiǎn)單,費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模
裂縫的簡(jiǎn)易處理可采用取開(kāi)V型槽，然后作填充處理。
三是灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
四是結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。
五是混凝土裂縫處理效果的檢查：包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)；鉆芯取樣試驗(yàn)；壓水試驗(yàn)；壓氣試驗(yàn)等。
結(jié)束語(yǔ)：設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、監(jiān)理不力，均可能使砼構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。因此，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)巡查和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題，也是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。
