论文部分内容阅读
摘要：施工管理中混凝土结构产生裂缝的各种原因，根据工程实践结合相关技术经验措施，提出了建筑工程结构中混凝土裂缝原因及预防措施。
关键词：混凝土裂缝；预防措施 ；裂缝限制标准
1．前言：
混凝土结构的施工，需要在模板及其支架的支护下进行，由于种种不良因素对这两种不同系统的作用，常常诱发施工期混凝土结构质量事故。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑裂缝，并且近年来日趋增强，它已影响到生产和生活，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。
混凝土工程裂缝影响工程质量的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题。对于变形作用引起混凝土裂缝研究还很不成熟，国家缺乏相关规范及规程，它涉及结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。
2．混凝土裂缝形成的原因
从混凝土的浇筑到建筑物使用的整个过程中，都可能产生裂缝．混凝土产生裂缝的原因很多，归纳起来主要包括：混凝土自身性能引起的裂缝；化学作用引起的裂缝；结构设计不合理引起的裂缝．这三者相互关联，相互影响。
混凝土自身性能引起的裂缝①沉降裂缝．这种裂缝一般在混凝土浇筑半小时至数小时即可发生．混凝土在初凝前处于一种自由状态，但内部骨料在自身重量的作用下会缓慢地下沉，混凝土不均匀的塌落，导致裂缝产生．②表面干缩裂缝．在混凝土浇筑后数小时后，混凝土处于塑性状态，在炎热或大风天气以及混凝土水化热高的条件下，骨料和模板吸水量增大，水分蒸发损失加快，水泥一水系统体积减少，引起混凝土表面开裂．大面积楼板容易产生这种裂缝．③ 收缩裂缝．混凝土在硬化过程中会产生由于收缩而引起的体积变化．当这种体积变化受到约束时，就可能产生裂缝．这种裂缝的宽度有时很大，甚至会贯穿整个结构。
化学作用引起的裂缝 ① 热裂缝．混凝土凝结和硬化过程中，水泥与水产生化学反应，释放出大量热量，导致混凝土块体温度升高．当混凝土内外温差很大、形成的温度应力超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸时，就会产生裂缝．②钢筋锈蚀引起的裂缝．混凝土内部及外部环境中的有害物质会与钢筋发生化学反应，当混凝土保护层过薄，特别是混凝土的密实性不良时，钢筋易生锈，生成氧化铁，由于氧化铁的体积比原来未生锈的金属的体积大得多，导致体积膨胀，而产生裂缝，这种裂缝对混凝土结构的耐久性影响很大．③ 碱骨料反应裂缝．混凝土搅拌后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。
结构基础不均匀沉陷引起的裂缝结构的基础沉陷不均匀时，结构构件受到强迫变形，使构件开裂，随着不均匀沉陷的发展，裂缝会进一步扩大．在软基础的高层建筑群体中则会出现贯穿性裂缝。
3．混凝土裂缝预防措施
在实际施工中，需要根据气候条件及混凝土的性质采取相应的措施，预防和减缓混凝土的裂缝，以便延长建筑物使用寿命、降低建筑物维护成本。
（一）结构方面
根据混凝土结构设计规程，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，采取永久式伸缩的方法，根据现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度是影响收缩应力综合因素之一，而不是惟一的因素。
根据现场实践经验，混凝土裂缝分为有害的及无害的两类。有害与无害的界限由使用功能而定。施工单位应当采取必要的设计及施工措施，以控制有害裂缝的产生。由于估计不足等因素，即使出现少量有害裂缝，也要通过化学灌浆处理，使其满足设计使用要求。结构所受到的外部作用分为外荷载，可看作是第～类荷载；具有十分重要的外部作用是变形作用，即第二类荷载为间接荷载。变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降，在该作用下，结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能，即抗拉强度和抗拉变形。
(二)施工方面
由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时，委托的技术依据只有设计院确定的强度等级，却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求，这样对控制混凝土裂缝是不利的。施工单位应在混凝土浇筑部门对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制做出技术方案，并严格执行，特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。施工新浇筑混凝土养护方法有：(1)潮湿养护；(2)养护剂涂层；(3)自动给水养护；(4)保湿養护；(5)防风；(6)实现信息化施工养护；(7)尽快回填。
(三)混凝土材质方面
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，所以应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水控制波动很大，影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器，测出配料过程中的含水率，进行计算机处理，自动调整配料的水灰比，对于控制混凝土的收缩和提高抗裂是必要的。
砂石的含泥量对混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。我国对含泥量的规定比较宽，但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站，虽然检验资料是合格的，但在浇捣中发现有大量泥块和杂质，这样就会引起结构严重开裂。因此在实际施工中，砂石骨料的粒径应尽可能大一些，以达到减少收缩的目的。
(四)环境影响
混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护)，不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报)，不得在雨中浇筑混凝土，否则会严重改变水灰比。
结构施工后验收投入使用，由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件)，承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)、化学腐蚀及荷载变化影响等，都可能引起后期开裂。
4．混凝土裂缝限制标准
混凝土裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的。但它的有害程度的标准是根据使用条件决定的，如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求， 最严格的允许裂缝宽度为0．1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0．2mm。
如果结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，那么混凝土裂缝宽度可放宽至0．4mm；在温气及土封号为0．3mm；在海水及干湿交替中为0．15mm。当沿裂缝有害程度高时，必须处理。
近年来，由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高，对房屋质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求，应用适当的允许范围；当观察人距离结构20～50cm时，可看清0．05mm宽度的裂缝，是最严格的要求；距离l～2cm时可看清O．1～0．2mm的裂缝，是一般要求；距离5～10cm时可看清0．5～1．0mm的裂缝，是必须修补的裂缝，有时虽然裂缝不宽，但是呈网状密布，给人一种精神上的不愉快的感觉，需要修补；对有渗水的任何宽度裂缝必须处理。上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求，不应据此降低评定等级。
5．混凝土裂缝的处理
从工程实践看，混凝土结构的裂缝在一定范围内是允许的，但是一旦出现裂缝，在各种外力的作用下，可能会造成裂缝进一步扩张和蔓延，所以对于已出现的裂缝要及时进行处理．表面细小的裂缝，可将裂缝清洗、干燥后，在表面二次涂抹水泥浆或环氧浆液重新封闭．裂缝开裂较大时，沿裂缝凿八字凹槽，洗净后用1：2或1：2．5的水泥砂浆嵌填封堵．有结构整体、防水和防渗要求的结构裂缝，应采用水泥压力灌浆进行裂缝修补．对于严重损坏的混凝土可采用混凝土置换法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的混凝土。
6．结束语
综上所述，混凝土结构的施工，绝对安全是不可能达到的，但在可接受的概率水平上可以得到保证，该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前，可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作，是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果。
关键词：混凝土裂缝；预防措施 ；裂缝限制标准
1．前言：
混凝土结构的施工，需要在模板及其支架的支护下进行，由于种种不良因素对这两种不同系统的作用，常常诱发施工期混凝土结构质量事故。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑裂缝，并且近年来日趋增强，它已影响到生产和生活，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。
混凝土工程裂缝影响工程质量的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题。对于变形作用引起混凝土裂缝研究还很不成熟，国家缺乏相关规范及规程，它涉及结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。
2．混凝土裂缝形成的原因
从混凝土的浇筑到建筑物使用的整个过程中，都可能产生裂缝．混凝土产生裂缝的原因很多，归纳起来主要包括：混凝土自身性能引起的裂缝；化学作用引起的裂缝；结构设计不合理引起的裂缝．这三者相互关联，相互影响。
混凝土自身性能引起的裂缝①沉降裂缝．这种裂缝一般在混凝土浇筑半小时至数小时即可发生．混凝土在初凝前处于一种自由状态，但内部骨料在自身重量的作用下会缓慢地下沉，混凝土不均匀的塌落，导致裂缝产生．②表面干缩裂缝．在混凝土浇筑后数小时后，混凝土处于塑性状态，在炎热或大风天气以及混凝土水化热高的条件下，骨料和模板吸水量增大，水分蒸发损失加快，水泥一水系统体积减少，引起混凝土表面开裂．大面积楼板容易产生这种裂缝．③ 收缩裂缝．混凝土在硬化过程中会产生由于收缩而引起的体积变化．当这种体积变化受到约束时，就可能产生裂缝．这种裂缝的宽度有时很大，甚至会贯穿整个结构。
化学作用引起的裂缝 ① 热裂缝．混凝土凝结和硬化过程中，水泥与水产生化学反应，释放出大量热量，导致混凝土块体温度升高．当混凝土内外温差很大、形成的温度应力超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸时，就会产生裂缝．②钢筋锈蚀引起的裂缝．混凝土内部及外部环境中的有害物质会与钢筋发生化学反应，当混凝土保护层过薄，特别是混凝土的密实性不良时，钢筋易生锈，生成氧化铁，由于氧化铁的体积比原来未生锈的金属的体积大得多，导致体积膨胀，而产生裂缝，这种裂缝对混凝土结构的耐久性影响很大．③ 碱骨料反应裂缝．混凝土搅拌后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。
结构基础不均匀沉陷引起的裂缝结构的基础沉陷不均匀时，结构构件受到强迫变形，使构件开裂，随着不均匀沉陷的发展，裂缝会进一步扩大．在软基础的高层建筑群体中则会出现贯穿性裂缝。
3．混凝土裂缝预防措施
在实际施工中，需要根据气候条件及混凝土的性质采取相应的措施，预防和减缓混凝土的裂缝，以便延长建筑物使用寿命、降低建筑物维护成本。
（一）结构方面
根据混凝土结构设计规程，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，采取永久式伸缩的方法，根据现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度是影响收缩应力综合因素之一，而不是惟一的因素。
根据现场实践经验，混凝土裂缝分为有害的及无害的两类。有害与无害的界限由使用功能而定。施工单位应当采取必要的设计及施工措施，以控制有害裂缝的产生。由于估计不足等因素，即使出现少量有害裂缝，也要通过化学灌浆处理，使其满足设计使用要求。结构所受到的外部作用分为外荷载，可看作是第～类荷载；具有十分重要的外部作用是变形作用，即第二类荷载为间接荷载。变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降，在该作用下，结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能，即抗拉强度和抗拉变形。
(二)施工方面
由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时，委托的技术依据只有设计院确定的强度等级，却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求，这样对控制混凝土裂缝是不利的。施工单位应在混凝土浇筑部门对混凝浇筑、振捣、养护及坍落度控制做出技术方案，并严格执行，特别是对坍落度的控制更应得到搅拌站的同意。施工新浇筑混凝土养护方法有：(1)潮湿养护；(2)养护剂涂层；(3)自动给水养护；(4)保湿養护；(5)防风；(6)实现信息化施工养护；(7)尽快回填。
(三)混凝土材质方面
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，所以应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水控制波动很大，影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器，测出配料过程中的含水率，进行计算机处理，自动调整配料的水灰比，对于控制混凝土的收缩和提高抗裂是必要的。
砂石的含泥量对混凝土的抗拉强度与收缩影响很大。我国对含泥量的规定比较宽，但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站，虽然检验资料是合格的，但在浇捣中发现有大量泥块和杂质，这样就会引起结构严重开裂。因此在实际施工中，砂石骨料的粒径应尽可能大一些，以达到减少收缩的目的。
(四)环境影响
混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意气温和湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护)，不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报)，不得在雨中浇筑混凝土，否则会严重改变水灰比。
结构施工后验收投入使用，由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件)，承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)、化学腐蚀及荷载变化影响等，都可能引起后期开裂。
4．混凝土裂缝限制标准
混凝土裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的。但它的有害程度的标准是根据使用条件决定的，如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求， 最严格的允许裂缝宽度为0．1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0．2mm。
如果结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，那么混凝土裂缝宽度可放宽至0．4mm；在温气及土封号为0．3mm；在海水及干湿交替中为0．15mm。当沿裂缝有害程度高时，必须处理。
近年来，由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高，对房屋质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求，应用适当的允许范围；当观察人距离结构20～50cm时，可看清0．05mm宽度的裂缝，是最严格的要求；距离l～2cm时可看清O．1～0．2mm的裂缝，是一般要求；距离5～10cm时可看清0．5～1．0mm的裂缝，是必须修补的裂缝，有时虽然裂缝不宽，但是呈网状密布，给人一种精神上的不愉快的感觉，需要修补；对有渗水的任何宽度裂缝必须处理。上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求，不应据此降低评定等级。
5．混凝土裂缝的处理
从工程实践看，混凝土结构的裂缝在一定范围内是允许的，但是一旦出现裂缝，在各种外力的作用下，可能会造成裂缝进一步扩张和蔓延，所以对于已出现的裂缝要及时进行处理．表面细小的裂缝，可将裂缝清洗、干燥后，在表面二次涂抹水泥浆或环氧浆液重新封闭．裂缝开裂较大时，沿裂缝凿八字凹槽，洗净后用1：2或1：2．5的水泥砂浆嵌填封堵．有结构整体、防水和防渗要求的结构裂缝，应采用水泥压力灌浆进行裂缝修补．对于严重损坏的混凝土可采用混凝土置换法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的混凝土。
6．结束语
综上所述，混凝土结构的施工，绝对安全是不可能达到的，但在可接受的概率水平上可以得到保证，该水平可以通过可靠性理论的应用得到。当前，可靠性理论应用于混凝土结构施工期质量控制的基础工作，是开展与施工期荷载、抗力有关的参量统计参数的观测调查和统计分析，以获取基于全国范围数据的分析结果。