造價(jià)工程師混凝土構(gòu)筑物裂縫原因分析與處理

　　1、概　述$lesson$

　　在當(dāng)今的整個(gè)社會(huì)的建設(shè)中，不論什么樣的建筑，都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵摻ㄖ牧蟽r(jià)廉物美，施工方便，承載力大，可裝飾強(qiáng)的特點(diǎn)，日益受到人們的歡迎。在我國(guó)不論是城市或在農(nóng)村，鋼筋混凝土的應(yīng)用面可以說(shuō)是無(wú)處不在。但是，在使用混凝土的同時(shí)，由于對(duì)混凝土的性能了解不深，在工程完畢后的十幾天，一個(gè)月或者更長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間后，混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)了裂縫或其他不良反映，給人們的心中造成擔(dān)憂和后怕的感覺(jué)。一些搞混凝土技術(shù)的研究人員對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫形成，進(jìn)行了大量的研究和技術(shù)探討，提出解決混凝土裂縫的辦法和意見(jiàn)，也取得了較大的科研成果，使混凝土構(gòu)筑物的裂縫降低到最低范圍之內(nèi)。目前對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫問(wèn)題，是在混凝土工程建設(shè)中帶有一定普遍性的技術(shù)問(wèn)題。而混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和建筑物的倒塌，也都是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴(kuò)展開(kāi)始而引起的。如地下工程(地下室、地下倉(cāng)庫(kù)、地下變電所、地下人防工程等)，若出現(xiàn)裂縫，將會(huì)產(chǎn)生大量的滲水，使地下工程的使用性能降低或不能使用;而廠房、住宅、辦公樓的墻、板、柱、梁出現(xiàn)裂縫后，一是影響美觀，二是影響使用壽命，有嚴(yán)重裂縫的建筑物將會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。故在某些施工驗(yàn)收規(guī)范和工程都是不允許混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有明顯的裂縫。

　　但是，從近代科學(xué)關(guān)于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程實(shí)踐證明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，裂縫是人們可以接受的一種材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內(nèi)。因?yàn)槭褂玫幕炷潦嵌喾N材料組成的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。而對(duì)出現(xiàn)裂縫后，就要分析哪些裂縫是有害裂縫，哪些是無(wú)害裂縫，經(jīng)分析后，對(duì)有害裂縫的形成原因和如何處理，這是本文所提出的關(guān)鍵所在。

　　2、國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土裂縫控制的要求

　　從目前的情況看，設(shè)計(jì)上對(duì)混凝土裂縫有一定范圍。從我國(guó)的“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范《GBJ10――89)”表3?3?4規(guī)定看，其裂縫寬度在不同的環(huán)境下，不同的混凝土結(jié)構(gòu)物其裂縫的寬度也有所不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，允許裂縫寬度為0.2～0.3mm。而從國(guó)外的情況看，不同的國(guó)家對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫寬度也有不同的規(guī)定，如1970年歐洲混凝土專業(yè)委員會(huì)的規(guī)范所收集各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)裂縫規(guī)定如下：

　　美國(guó)AGl　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.108mm;法國(guó)　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.27mm;加拿大　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.064mm;前蘇聯(lián)　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.12mm;波蘭　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.182mm。

　　從不同的國(guó)家來(lái)看，各國(guó)的規(guī)范對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫都有不同的控制范圍和要求，要保證混凝土構(gòu)筑物不出現(xiàn)裂縫可以說(shuō)是不可能的。在我國(guó)，對(duì)在不同環(huán)境下混凝土構(gòu)筑物，在不同的介質(zhì)情況下，所規(guī)定的混凝土裂縫寬度也不同。所以說(shuō)，對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫我國(guó)規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)上有一定的允許寬度。國(guó)際上也都根據(jù)本國(guó)的特點(diǎn)，對(duì)混凝土的裂縫都有明確的規(guī)定，說(shuō)明混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫在一定范圍內(nèi)是允許的，要想控制混凝土構(gòu)筑物不裂縫是很難的，關(guān)鍵是裂縫的寬度應(yīng)該控制在什么范圍內(nèi)。

　　3、混凝土構(gòu)筑物裂縫的種類及滲、漏原因

　　混凝土滲、漏的主要原因是在其拌合物在澆灌振搗過(guò)程中漏振和振搗不密實(shí)而產(chǎn)生的毛細(xì)孔隙或蜂窩狀，在外部水壓力的作用下，導(dǎo)致滲、漏現(xiàn)象。

　　同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的原因，如結(jié)構(gòu)的造型尺寸、受力情況、構(gòu)造等因素考慮不周，也會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的滲、漏現(xiàn)象。從以往的實(shí)際情況看，混凝土的裂縫大致可分為以下幾種：

　　(1)混凝土拌合物凝結(jié)前的沉降裂縫及干縮裂縫;

　　(2)混凝土溫度應(yīng)力裂縫;

　　(3)混凝土自應(yīng)力裂縫;

　　(4)混凝土受外力及荷重影響裂縫。

　　從實(shí)際情況來(lái)看，地下混凝土工程結(jié)構(gòu)的裂縫情況可分為以下幾個(gè)方面，筆者予以分別介紹。

　　3.1混凝土拌合物沉降裂縫

　　這種裂縫的發(fā)生，往往是采用大流動(dòng)性混凝土拌合物時(shí)而發(fā)生的裂縫，大家知道，大流動(dòng)性混凝土拌合物在混凝土初凝前，混凝土拌合物中的粗骨料始終處于一種自由體，雖然經(jīng)過(guò)振動(dòng)器械進(jìn)行了振動(dòng)，內(nèi)部的孔隙也基本排除，但在混凝土內(nèi)部的粗骨料本身在自身質(zhì)量的作用下緩慢下沉，若是素混凝土，內(nèi)部的下沉是均勻的，在混凝土硬化過(guò)程中，表面的裂縫一般均為施工人員在操作過(guò)程中所留下的腳窩因用素漿找平后而形成的，因?yàn)檫@些裂縫是素漿在硬化時(shí)產(chǎn)生的收縮(干裂)裂縫;但是只要在混凝土初凝時(shí)予以壓光即可解決。另外一方面是鋼筋混凝土張相寶，在混凝土沒(méi)有達(dá)到初凝前，其內(nèi)部的粗骨料繼續(xù)處于下沉狀態(tài)，而混凝土沿著鋼筋的下方繼續(xù)下沉，由于在鋼筋的作用下，鋼筋上面的混凝土被鋼筋的支護(hù)，在鋼筋上表面沿著鋼筋的走向產(chǎn)生裂縫，這種裂縫的深度一般只達(dá)到鋼筋表面為止。

　　3.2早期混凝土干縮裂縫

　　這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土較薄的結(jié)構(gòu);如現(xiàn)澆樓板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土，在結(jié)構(gòu)斷面≤300mm、混凝土坍落度>100mm時(shí)，最容易發(fā)生此種裂縫。這種裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土拌合物在澆搗完畢后，混凝土拌合物內(nèi)部的水份一部分泌出流失，一部分被水泥水化所用，另外一部分被蒸發(fā)，尤其是在干熱、風(fēng)較大的季節(jié)以及在空中的薄壁結(jié)構(gòu)板混凝土拌合物則更容易出現(xiàn)失水干縮而發(fā)生裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較早，一般混凝土在初凝前就已經(jīng)發(fā)生，若不加以處理和養(yǎng)護(hù)，局部裂縫將會(huì)貫穿整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，部分裂縫也將達(dá)到結(jié)構(gòu)1/3～1/2的深度。象這樣的裂縫若在混凝土還沒(méi)達(dá)到初凝之前，對(duì)其表面用木抹子進(jìn)行再次拍壓抹平，并立即在表面覆蓋養(yǎng)護(hù)，即可消除該種裂縫的再發(fā)生。這種裂縫在實(shí)際的施工過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遇到，但只要引起注意，象混凝土早期出現(xiàn)初凝前的裂縫完全可以避免。

　　3.3對(duì)拉螺栓鋼筋端頭處漏水現(xiàn)象

　　在實(shí)際工程的施工中，對(duì)拉螺栓是用來(lái)固定模板的，在混凝土澆灌前已預(yù)先固定在鋼筋籠內(nèi)，且鋼筋穿過(guò)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)物。在施工時(shí)，該對(duì)拉鋼筋在±0.00以下都要求在對(duì)拉鋼筋中焊接有鋼板止水墊，防止地下水從鋼筋周?chē)苯訚B入混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部，要求止水鋼板與鋼筋四周用電焊焊滿，不得有漏焊和點(diǎn)焊，確保對(duì)拉螺栓的止水效果，若止水墊焊不滿，在混凝土振搗過(guò)程中，對(duì)拉螺栓下方的骨料顆粒還在繼續(xù)下沉，在混凝土凝結(jié)后，對(duì)拉鋼筋下面就形成一道水膜，在混凝土中的水泥產(chǎn)生水化和水份的蒸發(fā)以后，在螺拴下表面就形成了一道貫穿性的毛細(xì)孔，這種毛細(xì)孔在外部地下水的壓力作用下，將產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

　　但是，有的鋼止水板在焊接時(shí)焊得不嚴(yán)，有漏焊點(diǎn)或漏焊處，在外部水壓力的作用下，水就會(huì)通過(guò)止水板的漏焊處，順著鋼筋螺栓滲透到結(jié)構(gòu)物內(nèi)部。

　　3.4　貫通性毛細(xì)孔和微細(xì)裂縫

　　在一般大流動(dòng)性混凝土工程結(jié)構(gòu)上容易產(chǎn)生貫通性的毛細(xì)孔。因?yàn)楸盟突炷恋牧鲃?dòng)性大，相應(yīng)地混凝土單位用水量也要比普通混凝土用水要多。在混凝土澆搗完后，一部分水泌掉，一部分蒸發(fā)，一部分在水泥水化時(shí)被水泥吸收，那么另外一部分?jǐn)嚢栌盟痛嬖诨炷羶?nèi)部，在一定的時(shí)間內(nèi)，水慢慢揮發(fā)，原來(lái)水所占的體積就形成了一條毛細(xì)孔隙，在混凝土結(jié)構(gòu)外部地下水的壓力下，這種貫通性的毛細(xì)孔就很容易產(chǎn)生滲漏。

　　微細(xì)裂縫主要反映在大流動(dòng)性混凝土內(nèi)部，由于在振搗時(shí)漏振或振搗不夠，在混凝土硬化前，尤其是在鋼筋下方的骨料仍在繼續(xù)下沉，而鋼筋上部的混凝土中的骨料被鋼筋所支撐不能下沉，在鋼筋的下表面就形成了一道微細(xì)的水膜，日后它則會(huì)形成一條孔隙，地下水便會(huì)從此縫隙滲漏到混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部。

　　3.5　混凝土應(yīng)力裂縫

　　3.5.1　混凝土溫度應(yīng)力裂縫

　　在混凝土硬化過(guò)程中，混凝土構(gòu)筑物可能要承受各種溫度和濕度及其它原因引起變形而產(chǎn)生應(yīng)力裂縫，因?yàn)榛炷猎趦?nèi)、外約束應(yīng)力作用的情況下，混凝土構(gòu)件的自約束應(yīng)力是由于非線性的不均勻變形引起，它產(chǎn)生了局部裂縫，而混凝土構(gòu)件(結(jié)構(gòu))在外部的約束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的相互約束，這種約束變形可能使混凝土構(gòu)件(結(jié)構(gòu))產(chǎn)生貫穿性斷裂和局部裂縫。

　　根據(jù)王鐵夢(mèng)教授的理論，在混凝土尤其是大體積混凝土澆搗完后，水泥已經(jīng)開(kāi)始水化，其混凝土內(nèi)部的最高溫度峰值可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：

　　T0=T+C?α

　　式中　T0――混凝土內(nèi)部峰值溫度(C°);

　　T――混凝土澆灌入模時(shí)的溫度(C°);

　　C――每立方米混凝土水泥用量(kg/m3);

　　α――經(jīng)驗(yàn)系數(shù);當(dāng)采用礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥時(shí);α=0.1;當(dāng)采用普通水泥時(shí)α=0.105。

　　當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力大于混凝土的拉應(yīng)力時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)裂縫，故在“混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范《GB50204――92》”中第4.5.3條明確規(guī)定，“對(duì)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)氣候條件采取控溫措施，并按需要測(cè)定澆筑后的混凝土表面和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi);當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，溫差不宜超過(guò)25C°”。而在大體積混凝土施工中，往往設(shè)計(jì)上無(wú)明確的規(guī)定，只能靠施工的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制。

　　因?yàn)榛炷涟韬衔飪?nèi)的水泥在水化時(shí)，要產(chǎn)生大量的水化熱，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過(guò)一定的限度，混凝土的拉應(yīng)力小于混凝土的熱漲應(yīng)力時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。這種裂縫主要出現(xiàn)在大體積混凝土或在冬期施工的混凝土。

　　例如：我們?cè)趯氫撃炒笮驮O(shè)備基礎(chǔ)的混凝土施工中，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C30級(jí)，每立方米混凝土的水泥用量為360kg/m3，當(dāng)時(shí)的氣溫為33C°，為了了解混凝土內(nèi)部升溫峰值，我們采取了電熱偶測(cè)溫和測(cè)溫孔的辦法測(cè)定混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土表面的溫度，以計(jì)算混凝土內(nèi)外溫差，經(jīng)實(shí)測(cè)的溫度和計(jì)算的溫度看，兩者相差不大。兩者的溫度結(jié)果為：

　　(1)實(shí)際測(cè)試的溫度峰值為71.3C°;

　　(2)計(jì)算溫度為：T0=34.5+(360×0.1)=70.5C°;

　　從兩者的溫度情況看，溫度相差僅為0.8C°。說(shuō)明計(jì)算的溫度與實(shí)測(cè)的溫度相差不大，完全可以以計(jì)算的溫度對(duì)混凝土進(jìn)行保溫措施。當(dāng)時(shí)該工程混凝土溫度最高時(shí)所測(cè)混凝土外表面溫度為44C°，內(nèi)外溫差為27.3C°，大于規(guī)范規(guī)定的25C°要求，故立即采取混凝土表面的保溫措施，提高混凝土表面溫度，縮小內(nèi)外溫差，使混凝土沒(méi)有因溫度應(yīng)力出現(xiàn)裂縫，保證了混凝土基礎(chǔ)的質(zhì)量。在混凝土出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫的情況時(shí)，一般往往會(huì)發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)物的變截面和混凝土斷面較小的部位，為此，在施工大體積混凝土或者較厚的混凝土墻版時(shí)，施工單位要予以注意。

　　3.5.2混凝土自應(yīng)力裂縫

　　在混凝土硬化后，即使在混凝土上方?jīng)]有任何荷重的作用，也因其自身的收縮而產(chǎn)生裂縫。尤其是在夏季的混凝土施工，更容易發(fā)生該方面的裂縫。這種裂縫往往是在混凝土墻板上容易產(chǎn)生，它的形式一般為上下貫通的裂縫，在整個(gè)混凝土墻壁上呈現(xiàn)出有規(guī)律性的裂縫，一般在1.8～2.2m一道。如我們?cè)谏虾Ｊ心逞芯克髽堑叵率业膲Π宓幕炷潦┕ぶ?，混凝土的養(yǎng)護(hù)到7天后，澆灌地下室混凝土頂板，施工完后，發(fā)現(xiàn)地下室墻壁呈現(xiàn)規(guī)律性的裂縫，裂縫寬度為0.15mm左右，長(zhǎng)度為整個(gè)墻壁的高度。經(jīng)請(qǐng)部分老師分析，該種裂縫是混凝土的自應(yīng)力引起的，原因是混凝土在水泥水化熱達(dá)到一定的溫度的時(shí)候，混凝土的膨脹應(yīng)力開(kāi)始消失而此時(shí)的混凝土開(kāi)始產(chǎn)生收縮。這種收縮是均勻的收縮，所以在此種條件下，混凝土墻板的裂縫呈現(xiàn)出有規(guī)律性的裂縫。但是，若墻板與地下室承重相聯(lián)結(jié)蹬地方，往往會(huì)在柱與墻的交點(diǎn)處裂縫以及在墻板的變截面發(fā)生裂縫。

　　3.6　荷載變形裂縫

　　這種裂縫一般可分為兩種情況造成：一是在混凝土結(jié)構(gòu)還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度時(shí)，被車(chē)輛或重物的碾壓或撞、砸而造成的變形縫;二是即使混凝土已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而在混凝土墻壁或薄壁結(jié)構(gòu)物上撞擊或超荷載堆放而造成的裂縫。后者出現(xiàn)的裂縫一般較為明顯，屬于貫穿性的裂縫。

　　3.7混凝土結(jié)構(gòu)的漏水現(xiàn)象

　　混凝土的漏水現(xiàn)象往往會(huì)發(fā)生在以下幾個(gè)方面：

　　(1)蜂窩麻面滲水現(xiàn)象

　　蜂窩麻面直接與混凝土施工有關(guān)。這些蜂窩麻面的出現(xiàn)原因主要是在施工時(shí)漏振或者振動(dòng)時(shí)間不足而發(fā)生的，這種蜂窩麻面在混凝土結(jié)構(gòu)中有的是獨(dú)立一批片存在、有的則呈連貫性的。所以，在發(fā)生滲、漏時(shí)它不是點(diǎn)滲、漏，而是成片滲、漏的現(xiàn)象。

　　(2)伸縮縫、沉降縫滲、漏

　　在大體積混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)物比較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)物高低相差較大的工程中，因工藝的要求一般都設(shè)有伸縮縫和沉降縫，以保證混凝土結(jié)構(gòu)在部分變形時(shí)而不影響其它整體變形的需要。這些部位往往在施工時(shí)因某些原因使伸縮縫和沉降縫不能完全保證其質(zhì)量，造成這些部位的滲、漏，它在處理時(shí)往往要比其它部位的滲、漏要難處理得多。

　　(3)新舊混凝土接茬(縫)的滲、漏

　　在原有的混凝土結(jié)構(gòu)物上繼續(xù)澆灌混凝土?xí)r，原來(lái)的混凝土基礎(chǔ)表面沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理或鑿毛后未清理干凈，或者是未用水沖洗，就在原混凝土基礎(chǔ)上澆灌混凝土拌合物。這樣就會(huì)造成新舊混凝土的接茬(縫)之間形成一道摻、漏的縫隙。這種滲水現(xiàn)象在實(shí)際工程施工中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，尤其是在混凝土塌落度較小時(shí)(一般在50mm以下)，接茬(縫)又未鋪設(shè)水泥砂漿則更容易發(fā)生。這種縫隙在混凝土施工時(shí)特別要加以注意，引起重視。

　　4、裂縫滲、漏的處理方法

　　根據(jù)混凝土滲、漏的特點(diǎn)，要進(jìn)行分析該滲、漏的原因和滲水形成的部位，以及滲、漏的程度，根據(jù)不同的形式可采取不同的堵漏辦法，我們實(shí)際的堵漏方法如下：

　　對(duì)混凝土的堵漏的方法一般是采用四種辦法，在日常的實(shí)施中這四種方法是比較合適的，也是可行的，這些方法是：

　　(1)化學(xué)灌漿法;(2)嵌縫堵漏法;(3)堵封堵漏法;(4)涂模(布)堵漏法。

　　以上四種堵漏方法是根據(jù)不同的滲、漏情況而選擇不同培漏方式來(lái)解決混凝土滲、漏問(wèn)題，下面筆者根據(jù)不同滲、漏按不同的堵漏方法予以介紹。

　　4.1　化學(xué)灌槳法

　　化學(xué)灌漿堵漏，是采用一種化學(xué)灌漿料來(lái)解決混凝土形成的線型摻、漏的部位，一般這種滲、漏是一條線，堵漏時(shí)要采取化學(xué)灌漿料與快速凝結(jié)水泥和無(wú)收縮水泥砂漿配合使用，才能真正達(dá)到堵漏效果。