现浇板块混凝土裂缝分析及控制

宏伟

现浇混凝土结构竖向墙板、横向楼板，在我国南北方施工期间均出现有不同程度的各种裂缝，其中大多数均为混凝土的质量通病，有些出现渗漏，有些会给人们造成心理的不安，甚至影响结构的正常使用。如何有效地控制混凝土的结构裂缝，在工程实践中一直是很难克服的难题，工程实体经常出现不同程度的裂缝。在长度、宽度达到100 m以上超长大的墙体、楼(屋)面板块的现浇混凝土结构中，控制混凝土的裂缝更是困难。

1 现浇板块混凝土结构裂缝

1.1 现浇混凝土结构裂缝经常出现的部位

现浇混凝土结构在房屋建筑工程中已被普遍采用，各种结构形式出现裂缝的部位大多数在:砖混结构的楼面板、屋面板，框架结构的楼面板、屋面板，框剪结构的墙板、楼面板、屋面板等;也包括在地下结构的挡土墙、基础底板、地下室顶板。竖向结构和横向结构中均有出现。在超长大的现浇混凝土(墙、楼面、屋面)板块中的裂缝更是非比寻常，经常会出现多处裂缝。

1.2 混凝土结构裂缝分类

混凝土结构裂缝均是由于混凝土变形或混凝土结构整体变形而产生的。混凝土变形分荷载变形和非荷载变形;裂缝形成也可按照荷载原因和非荷载原因分类。

1.3 现浇板块混凝土结构裂缝现象

1)竖向墙板上的裂缝现象。超长墙板在地下结构设计中常规的做法是每间隔30 m左右设置一道后浇带，在两条后浇带之间的墙板上会出现一定数量的裂缝。竖向裂缝居多，横向和斜向裂缝偏少;裂缝的位置在墙板中部上方居多，在后浇带端部下方偏少;裂缝的大小在墙板的内侧偏大，外侧很小;裂缝的深度最大达到墙板厚度。2)横向楼(屋)面板上的裂缝现象。在横向楼(屋)面板上的裂缝经常出现在板面，大多裂缝是不规则的形状，在常规荷载作用下发生变形产生的裂缝才是有规则的形状。

2 现浇板块混凝土结构裂缝原因分析

2.1 非荷载变形产生的裂缝原因分析

1)化学变形。混凝土的化学变形是由于混凝土的化学反应而引起，化学反应是水泥中的碱性氧化物含量高时，会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱—硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂的现象。水泥安定性不良造成的混凝土开裂。水泥熟料矿物组成中游离氧化钙或氧化镁过多，或者水泥粉磨时石膏掺量过多;水泥熟料中所含的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，熟化很慢，在水泥已经硬化后还在慢慢水化并产生体积膨胀，引起不均匀的体积变化，导致混凝土开裂。2)碳化变形。混凝土的碳化变形是由于混凝土的碳化反应而引起，碳化反应是环境中的二氧化碳与水泥中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化使混凝土的碱度降低，削弱混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀;碳化显著增加混凝土的收缩，使混凝土的抗压强度增大，但可能产生细微裂缝，而使混凝土的抗拉、抗折强度降低。此变形在竖向墙板中比较明显。3)干湿变形。混凝土的干湿变形是由于混凝土在凝结过程中水分散失过快而引起的，混凝土搅拌时按照混凝土的配合比加入一定量的水分，保证混凝土运输和泵送施工必需的坍落度及和易性，混凝土浇筑成型后部分游离水首先散失，混凝土内部水分也会在凝结过程中逐步散失。若是环境气温过高，可能导致混凝土内部水分散失过快，引起混凝土体积收缩变形而产生裂缝。4)温度变形。在混凝土浇筑完成，混凝土强度达到设计强度100%后，由于环境温度变化引起混凝土结构变形，混凝土随着温度的变化也具有热胀冷缩的特性。工程实践中发现，若不及时施工屋面保温层和楼层的门窗封闭及保温工程，屋面板以及靠近屋面板的2层～3层楼面板每天随着温度变化均会产生变形，当天的混凝土结构变形即可用肉眼发现，屋面板变形最为严重，此情况南方工程尤为明显。

2.2 荷载变形产生的裂缝原因分析

1)短期荷载变形。短期荷载变形大多发生在施工阶段，对混凝土结构施加荷载相对过大或过早而产生变形，形成裂缝;使用过程中的短期荷载变形会对混凝土结构形成破坏性裂缝。混凝土板面上施加荷载过早:施工单位为了赶工，在板面混凝土强度未达到1.2 MPa就开始上层的支撑搭设和模板施工。施工临时荷载过大:现在大多城市现场施工场地狭窄，材料堆放经常倒换位置，施工单位为了堆放方便，经常在浇筑的板面堆放各种材料，尤其是集中堆放。施工临时荷载相对过大:施工单位在拆除板底模时混凝土强度未达到设计强度，在板面堆放的荷载按照设计的承载力堆放各种材料，造成实际荷载相对过大，板面形成裂缝。2)长期荷载变形。由于混凝土徐变的时变性质，预应力混凝土板块的徐变效应贯穿于板块建造时起至整个服役期，且其效应依时而变。混凝土徐变不仅显著增加了板块的长期变形，而且造成了预应力钢束的预应力损失，从而对结构体系产生很大的影响。

2.3 其他原因引起的裂缝

设计不当造成的裂缝，施工不当造成的裂缝，地基下沉或隆起，爆炸，地震等异常情况。

3 板块混凝土裂缝控制

3.1 一般板块混凝土裂缝控制

1)化学变形裂缝控制。对使用的水泥进行安定性检测，安定性不合格或不良的水泥严禁使用;对水泥中的碱含量进行检测，控制水泥中的碱含量小于水泥量的0.6%;选择生产水泥质量稳定的大厂家，对石膏掺量控制严格的水泥，避免石膏过多在水泥凝结后继续发生化学反应;选择清洁的骨料，避免活性二氧化硅成分含量过高;混凝土成型后加强养护，促使混凝土强度增长，尽可能让化学反应与混凝土强度增长同步完成。2)碳化变形裂缝控制。控制混凝土强度增长阶段环境中的二氧化碳与混凝土的接触是最有效的方法。工程实践中竖向结构经常采用涂刷养护液，可以阻止混凝土内部水分的散失，也可以阻止环境中的二氧化碳与混凝土内部发生碳化反应。3)干湿变形裂缝控制。对混凝土的干湿变形控制就是保证混凝土在凝结前必要的水分不散失，保证混凝土强度增长必要的水分，因此加强混凝土的养护和提高混凝土的施工速度是控制混凝土干湿变形产生裂缝的有效途径。4)温度变形裂缝控制。保温措施就是在主体结构完成后能够及时地做好屋面保温层和外墙体的保温层以及封闭外门窗，使屋面结构不受到室内外温差的巨大变化而发生变形;降温措施多数选择在屋面结构板面浇水覆盖毛毡或保留一定厚度的水量，使屋面结构板不会受到巨大温差的变化产生变形裂缝。5)短期荷载变形裂缝控制。施工期间，加强施工场地的规划、布置，合理安排各种材料的存放场地，严格控制混凝土板面材料的平方米重量。合理安排工期，在混凝土板面施加荷载时保证混凝土足够的强度和结构有足够的承载能力。

3.2 超长板块混凝土裂缝控制

1)设计阶段控制措施。设计阶段主要措施有:采取预应力设计，采用纤维混凝土新材料，但受到投资控制的限制;采用“抗放原理”设计，但受使用功能布局的限制;设置后浇带是常用的方法，但后浇带过多会给施工带来很大的不利，可能延长工期，增加费用，也易给使用带来渗漏水现象。

2)施工阶段控制措施。施工阶段，在超长结构施工中“跳仓法”是近年来倡导的施工新方法，是结合设计“抗放原理”采用的一种施工方法，如何准确地计算单元格是需要设计与施工结合研究的关键，也是在今后施工中重点研究的方向。

[1] 尹 平.混凝土裂缝产生原因及预防处理措施[J].山西建筑，2008，34(10):159-160.