砌体结构房屋裂缝产生的原因及控制

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-04-06 08:55 关注：(1)

砌体结构房屋裂缝产生的原因及控制

廖忠卫
摘 要: 目前，砌体结构房屋出现各种型式的裂缝, 非常常见，其裂缝程度轻重不一，差别很大，轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。通过分析，引起砌体结构裂缝的原因很多，有的是地基、温度、干缩，也有的是设计、施工、材料的原因。本文主要分析结构变形裂缝的原因，并在此基础上探讨控制技术。建筑设计,论文发表,职称论文发表网
关键词:结构裂缝 原因 控制技术
随着建筑市场的日益完善，新材料、新工艺的不断推广应用，工程质量得到很大提高。但不容忽视的是，一些质量缺陷依然存在，并且严重影响使用。现浇结构建筑的裂缝，特别是结构裂缝，也成了目前较难克服的质量通病之一，往往会引起投诉等一系列的问题。本文将就几种结构裂缝的原因和控制技术进行深入的探讨。
1.混凝土结构开裂原因分析及控制技术
混凝土是抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时，极容易产生裂缝。
1.1 混凝土结构开裂原因分析
一是材料质量问题。材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好，若工程上用了这等不合格的材料就会产生“ 豆腐渣工程”。
其次是施工工艺方面的原因。施工工艺涉及的面很广，一般常涉用到的有：①混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因。②模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。③施工过程中，钢筋表面污染、混凝土保证层太小或太大，浇筑中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。④混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切，早期表面干燥或早期内外温度差别较大更容易产生裂缝。⑤避免在极端天气条件下施工，可以减少混凝土结构的开裂情况。
三是地基变形的问题。在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。
四是温度变形导致。混凝土具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/℃。当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。
五是湿度变形的原因所致。混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。
六是结构受荷原因。结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析,慎重处理。
七是设计构造问题。结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中，构造处理不当，现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋，或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
1.2 混凝土结构开裂的控制技术
首先是材料选用，包括：①水泥：应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。②粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及粘土含量不超过规定。③细骨料：宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。④外掺加料：宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量, 减少收缩。
其次是配料，要考虑三方面的问题：①配合比设计：应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。②禁止任意增加水泥用量。③配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀，离析的混凝土必须重新拌匀后，方可浇筑。
三是钢筋的配置应严格按施工图施工，尤应重视以下各点：①钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。②钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的混凝土开裂。
四是钢筋混凝土结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下几点: ①模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。②模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。③合理掌握拆模时机，拆模时间过早，应保证早龄期混凝土不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。
五是在混凝土浇筑时应注意：①混凝土浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。②加强混凝土的早期养护，并适度延长养护时间，在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护，在浇水养护有因难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保湿材料等方法。
六是施工时，①要加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。②开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。③合理安排施工顺序。当相邻建筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建筑物各部分荷载相差较大时，一般应先施工重、高部分， 后施工轻、低部分。
2.薄壁结构裂缝原因分析及控制技术
所谓薄壁结构是指水池、地下管道、地下室侧墙等结构。这些结构如果出现裂缝通常都是贯穿，对使用功能造成很大的影响。
2.1 薄壁结构裂缝原因分析
生水池处于岩石地基上，消防水池地基为经过置换处理的碎石回填层。因此，不均沉降产生裂缝的可能性不大，从裂缝产生情况看，应属于温度收缩应力和混凝土干缩变形应力引起。
一是底板对池壁冷缩和干缩的约束。施工中常先浇筑底板混凝土，待底板达到一定强度后再进行池壁施工。底板受地温影响，温差变化相对较小，而池壁混凝土刚浇筑，由于水化作用，温差变化相对较底板温差变化大，因而池壁的冷缩量大于底板的冷缩量，其大于部分受到底板的约束。此时在池壁中产生拉应力，在底板中产生压应力。池壁混凝土在硬化过程中，由于水化作用和水分蒸发以及胶凝原因，使混凝土的体积变小，产生收缩变形，而底板混凝土由于以上原因造成的收缩变形由于时间差的原因而相对较小或已趋于稳定，必然对池壁混凝土的收缩变形产生约束，从而在池壁混凝土内部产生拉应力。池壁基础越长，拉应力越大。二是地基对池壁冷缩的约束。消防水池位于置换的碎石地基上，而其底板为大块混凝土，相对而言，地基水平约束力可忽略不计。但生水池边墙位于坚硬的花岗岩地基上，当池壁混凝土因冷缩和干缩变形时，由于岩石地基水平阻力的影响，约束了池壁基础的变形，池壁与基础产生变形差而导致在池壁混凝土内部产生拉应力，基础越长，拉应力越大。当由于以上两方面原因产生的拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，就会在应力最大的地方出现裂缝。这种裂缝又称外约束裂缝，在靠近约束处最大，而自由端相对较小。
2.2 薄壁结构裂缝的控制技术
一是采用小直径密分布的配筋方式，将池壁分布筋加密。二是调整混凝土配合比，改用强度等级较高的普通水泥，并掺加粉煤灰，减小坍落度。三是加强养护。覆盖塑料薄膜或采用挂麻袋淋水养护方法。四是缩短伸缩缝间距。五是延迟木模拆除时间。
3.地下空间结构裂缝原因及控制技术
首先是材料缺陷。在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例，从混凝土的性质来说大概有：①干燥收缩。研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，其绝对体积减小，故易引起干缩裂缝。②温差收缩。水泥水化是个放热过程，当其温差大于混凝土的极限拉伸值时，则引起结构开裂。③塑性收缩。混凝土初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形，它发生在混凝土终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩。④自生收缩。密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自生收缩。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。
其次是设计问题。钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力，结构设计师根据地基情况，静、动荷载、环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。大量工程实践证明，留缝与否，并不是决定结构变形开裂与否的唯一条件，留缝不一定不裂，不留缝不一定裂，是否开裂与许多因素有关。笔者认为，控制裂缝应该防患于未然，首先尽量预防有害裂缝，重点在防。我国结构工程向长大化、复杂化发展，混凝土设计强度等级向C40～C60 发展，设计师多注重结构安全，而对变形裂缝控制考虑不周，这也是结构裂缝发生增多的原因之一。
三是施工管理问题。混凝土配合比设计是否科学合理，水泥与外加剂是否相适应，砂石级配及其含泥量是否符合规范要求，混凝土坍落度控制是否合理，这些都影响到混凝土的质量及其收缩变形。混凝土浇筑震捣不均匀密实，施工缝和细部处理马虎，会带来结构开裂的后患；过震则使浮浆过厚，抹压又不及时，则混凝土表面出现塑性裂缝，十分难看。边墙拆摸板过早，混凝土水化热正处于高峰，内外温差最大；混凝土易开裂。混凝土养护十分重要，但许多施工单位忽视这一环节，尤其是墙体和柱梁的保温保湿养护不到位，容易产生收缩裂缝。某些露天构筑物尽管当地湿度很大，但由于吹风影响，加速了混凝土水分蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早期表面裂缝。这也许是夏季比秋冬季，南方比北方出现结构裂缝较多的原因。除上述技术因素外，施工管理不严，赶进度，偷工减料，工人素质差，施工马虎等也是造成结构裂缝的人为因素。