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。在我國不論是城市或在農(nóng)村，鋼筋混凝土的應(yīng)用面可以說是無處不在。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。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，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)物裂縫問題，是在混凝土工程建設(shè)中帶有一定普遍性的技術(shù)問題。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)展開始而引起的。如地下工程(地下室、地下倉庫、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。而從國外的情況看，不同的國家對(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)國家的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)裂縫規(guī)定如下：

　　美國AGl　規(guī)范規(guī)定裂縫為0.108mm;法國　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。

　　從不同的國家來看，各國的規(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)裂縫可以說是不可能的。在我國，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，對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫我國規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)上有一定的允許寬度。國際上也都根據(jù)本國的特點(diǎn)，對(duì)混凝土的裂縫都有明確的規(guī)定，說明混凝土結(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，在混凝土硬化過程中，表面的裂縫一般均為施工人員在操作過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圍直接滲入混凝土結(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)無具體要求時(shí)，溫差不宜超過25C°”。而在大體積混凝土施工中，往往設(shè)計(jì)上無明確的規(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)力開始消失而此時(shí)的混凝土開始產(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，原來的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進(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解決混凝土滲、漏問題，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)水泥和無收縮水泥砂漿配合使用，才能真正達(dá)到堵漏效果。