建筑形成裂缝原因和防治有效措施研究

　　摘要：钢筋混凝土结构是我国目前民用建筑领域得到了广泛的应用，其容易产生裂缝的缺点也引起了越来越多的关注。本文首先对建筑裂缝形成的机理进行了分析，并按照成因对其进行了分类。接下来分析了建筑裂缝形成的原因，最后从结构、施工和混凝土材料三个方面给出了防治裂缝的措施。
　　关键词：钢筋混凝土、建筑结构、裂缝、防治
　　目前在我国的民用建筑领域中，主流依然是钢筋混凝土结构。相对于钢结构，钢筋混凝土有着造价低、耐火性好的优点，但是钢筋混凝土结构也有着自己明显的缺点，在使用过程中容易出现裂缝就是其中之一。目前的很多钢筋混凝土结构服役年份已经很长，出现裂缝固然是不可避免，但是我们仍然能找到很多预防措施来限制裂缝的进一步发展。通常裂缝出现还会继续发展，其长度和深度随着时刻而发生变化。不同进展程度的裂缝对建筑物的影响也不同，而通常结构的破坏都发生在裂缝扩展的地方，但也并非所有的裂缝都表示结构即将破坏，大量常见非受力裂缝如温度裂缝和收缩裂缝都不会对结构安全使用造成实质性危害。裂缝可以区分为有害的裂缝和无害的裂缝，准确对裂缝的性质作出判断并确定其危害程度是对结构耐久性进行评定的重要标准，对有的害裂缝进行必要的加固来提高结构的耐久性具有重要的现实意义。
　　1、建筑裂缝形成的机理和分类
　　对于钢混建筑裂缝形成的机理，可以从混凝土的基本性质出发进行探讨。混凝土属于混合物，由水泥、粗细骨料和水组成，并含有一定的气泡，属于多相的非均匀复合材料。复合材料的各种组分材料之间力学性能存在明显的差异，这样就导致混凝土在硬化过程中，混凝土内部各组分的收缩程度不一，由此产生的收缩应力会在混凝土中产生细微的裂缝，裂缝的种类包括了骨料和水泥浆粘结面上的裂缝和水泥浆裂缝。这些裂缝的分布并不规则，并且一般情况下会形成贯通裂缝。由以上分析可以得出结论：微观裂缝的存在是由材料固有的物理性质所决定的，是不可能避免的。所以在民用建筑中，一般的规定是宽度小于0.05mm的裂缝就是无危害，故通常情况下裂缝小于0.05mm的结构也被称为无裂缝结构。
　　在使用过程中钢筋混凝土构件中的这些微观裂缝都会进一步发展，在建筑的使用生命周期以内，钢筋和混凝土一起在承担结构荷载，但是两者的弹性模量不同，这就导致同样荷载条件下两者的变形不相同，而钢筋和混凝土之间的粘结使得两者之间会出现应力。随着荷载的进一步增加，当混凝土所承受的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，这些已经存在细微裂缝就会相互贯通，裂缝宽度也会迅速地增大。当裂缝的宽度超过0.05mm后就产生了肉眼能够看见的所谓宏观裂缝。
　　2、建筑裂缝的形成原因
　　钢筋混凝土裂缝的产生和发展，是混凝土和钢筋不能再保持相互变形协调而出现相对错动的结果。钢混结构的裂缝，从结构上可以分为两类，一类是结构性的裂缝，其产生的原因主要是设计原因为主；另一类是非结构性的裂缝，主要是干缩和徐变引起的裂缝、温度导致裂缝、地基不均匀沉降导致的裂缝、施工不当导致的裂缝等。
　　2.1塑性收缩
　　这类裂缝是由于混凝土在凝固过程中收缩而产生的塑性裂缝。在混凝土完成浇筑成型后，很容易由于养护不当而使得外部受到风吹日晒，导致其表面水分逐渐散失而产生体积收缩，而内部混凝土由于外层混凝土的包裹使得湿度变化和收缩相对于外部来说很小，因而表面混凝土在收缩变形时会受到内部混凝土的约束，从而产生拉应力而导致混凝土开裂。此类裂缝大多出现在表面，宽度大多在0.05～0.2mm之间，其走向基本没有规律性。
　　2.2干燥收缩
　　此类裂缝是由混凝土中水分发生变化而引起的。在空气中硬化的混凝土，会由于水分的蒸发而导致水泥石中的凝胶体逐渐产生收缩，从而使得混凝土产生干缩。干缩程度跟水泥的品种、用量、粗细骨料的比例和级配和单位用水量有关，同样跟施工和养护也有关系。
　　2.3温度应力
　　混凝土具有热胀冷缩的基本性质，当混凝土的截面上出现均匀的温差时，上下的温差和内外的温差达到一定程度后就会产生温度裂缝，产生的机理同样是变形不协调所导致的。裂缝走向基本没有确定的规律性，而且宽度也大小不一，大多在0.5mm以下，裂缝宽度沿全长基本一致而没有没有太大的变化。比较明显产生裂缝的时期是在混凝土的施工中，由于水泥的水化热会导致混凝土内部的温度升高而产生显著的体积膨胀，同时受环境温度的影响混凝土外部的温度会降低而收缩，这导致混凝土内部产生较大的拉应力。而早期的混凝土抗拉强度很低，很容易导致其出现裂缝。
　　2.4构件超载及基础不均匀沉降
　　此类裂缝产生的原因主要式设计方面的缺陷，对于地基的处理不恰当或者结构的整体性不够而导致结构出现了不均匀的沉降。不均匀沉降会对结构内部产生拉应力，使得结构变形并产生裂缝。
　　2.5施工不当引起的裂缝
　　混凝土在生产过程中的各道工序，如搅拌、运输和浇灌振捣等工序中的差错都会对混凝土的均匀性和密实程度产生影响。比如模板的支撑不当，漏水和漏浆会导致支撑强度的不足，支撑地基发生下沉、过早拆模等因素都都会导致混凝土发生开裂。混凝土搅拌不均匀、发生了水浆离析、振捣没有密实以及施工过程中的材料表面污染、保护层太小或者太大，浇灌中钢筋发生移位等原因都会引起裂缝。
　　3、有效防治措施
　　（一）结构方面
　　按照混凝土结构设计规程中的规定来进行设计，避免结构会因温度收缩应力而引起的开裂，采取永久式伸缩的设计方法。从现场的调查来看，引起结构的裂缝原因通常是综合性的并且混凝土裂缝可以分为有害裂缝及无害裂缝两类，有害与无害的划分要根据对使用功能的影响来定。设计人员必须采取合理的设计来防止有害裂缝的产生，设计是防止裂缝的第一道措施。同时通常由于估计不足等原因设计的结构会出现少量有害裂缝，这可以通过化学灌浆来处理，使其满足设计的使用要求。
　　（二）施工方面
　　施工单位应在作出详细的技术方案，严格控制混凝土在混凝浇筑、振捣、养护方面的具体措施，并使得工人能够严格执行，特别是对坍落度的控制还要对搅拌站的操作过程加强监理。施工新浇筑混凝土常用的养护方法有：潮湿养护、养护剂涂层、自动给水养护、保湿养护、防风、实现信息化施工养护和尽快回填。
　　（三）混凝土材质方面
　　泵送的商品混凝土对于原材料的供应有着较高的技术要求。但是由于泵送混凝土的流动性要求方面与抗裂的要求方面相互存在着矛盾，为了保证结构的抗裂性就要求在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能使水灰比降低。但另一方面目前国内搅拌站并没有严格控制砂石骨料的含水率，这会对混凝土的水灰比造成影响，这应该利用含水率测定仪测出沙石的含水率，来自动调整配料的水灰比。砂石的含泥量同样会对混凝土的抗拉强度和收缩带来很大影响。目前在实际施工中还经常超过国家标准，其中如果含有大量的泥块和杂质很可能会引起结构严重开裂。在这方面就要加强监理，提高商品混凝土的质量。
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