摘要:施工當中難免遇到裂縫的問題,一般人們首先想到的是結(jié)構(gòu)問題,但也不全是這樣。有時裂縫只是建筑表面的現(xiàn)象,它并不會影響結(jié)構(gòu)的安全。本文主要介紹裂縫的產(chǎn)生及防治。
  關鍵詞:大體積混凝土 裂縫
 
  建筑裂縫分析一、 裂縫簡述:施工當中難免遇到裂縫的問題,一般人們首先想到的是結(jié)構(gòu)問題,但也不全是這樣。有時裂縫只是建筑表面的現(xiàn)象,它并不會影響結(jié)構(gòu)的安全。二、 裂縫的形成:(一) 墻體裂縫:

1、 沉降裂縫:
  由于地基的不均勻沉降,使磚砌墻體表面產(chǎn)生一些不同性質(zhì)的裂縫。由于磚混結(jié)構(gòu)一般性裂縫(除嚴重開裂外)不危及結(jié)構(gòu)安全和使用,往往容易被人們忽視,致使這類裂縫屢次發(fā)生,形成隱患。當?shù)卣鸺捌渌奢d作用下,容易引起提前破壞,所以應采取有效措施減少和防止裂縫的產(chǎn)生。
  1) 現(xiàn)象:
  a、 斜裂縫一般發(fā)生在縱墻的兩端,多數(shù)裂縫通過窗口的兩個對角,裂縫向沉降較大的方向傾斜,并由下向上發(fā)展。由于橫墻剛度較大(門窗洞口較少),一般不會產(chǎn)生較大的相對變形,所以很少出現(xiàn)這類裂縫。裂縫多在墻體下部,向上逐漸減少,寬度下大上小,常常在房屋建成后不久就出現(xiàn),其數(shù)量及寬度隨時間而逐漸發(fā)展。
  b、 窗間墻水平裂縫。一般在窗間墻的上下對角處成對出現(xiàn),沉降大的一邊裂縫在下,沉降小的一邊裂縫在上。
  c、 豎向裂縫發(fā)生在縱墻中央的頂部和底層窗臺處,裂縫上寬下窄。當縱墻頂層有鋼筋混凝土圈梁時,頂層中央頂部豎向裂縫則較少。
  2) 原因分析:
  a、 斜裂縫主要發(fā)生在軟弱土地基上,由于地基不均勻下沉,使墻體承受較大的剪切力,當結(jié)構(gòu)剛度較差,施工質(zhì)量和材料強度不能滿足要求時,導致墻體開裂。
  b、 窗間墻水平裂縫產(chǎn)生的原因是在沉降單元上部受到阻力,使窗間墻受到較大的水平剪力,而發(fā)生上下位置的水平裂縫。
  c、 房屋低層窗臺下豎直裂縫,是由于窗間墻承受荷載后,窗臺墻起反梁作用,特別是較寬大的窗口或窗間墻承受較大的集中荷載情況下,窗臺墻因反向變形過大而開裂,由于凍脹作用而在窗臺處發(fā)生裂縫。
  3) 預防措施:
  a、 合理設置沉降縫。凡不同荷載(高差懸殊的房屋)、長度過大、平面形狀較為復雜,同一建筑物地基處理方法不同和有部分地下室的房屋,都應從基礎開始分成若干部分,設置沉降縫,使其各自沉降,以減少或防止裂縫產(chǎn)生。沉降縫應有足夠的寬度,操作中應防止?jié)仓α簳r將斷開處澆在一起,或磚頭、砂漿等雜物落入縫內(nèi),以免房屋不能自由沉降而發(fā)生墻體拉裂現(xiàn)象。
  b、 加強上部結(jié)構(gòu)的剛度,提高墻體抗剪強度。由于上部結(jié)構(gòu)剛度較強,可以適當調(diào)整地基的不均勻下沉。所以應在基礎頂面及各樓層門窗口上部設置圈梁,減少澆水潤濕、改善砂漿各易性、提高砂漿飽滿度和磚層間的粘結(jié)(提高灰縫的砂漿飽滿度可以大大提高墻體的抗剪強度)。在施工臨時時間斷處盡量留置斜槎。當留置直槎時,應加拉接筋。
  c、 加強地基探槽工作。對于較復雜的地基,在基槽開挖后應進行普遍釬探,等探出的軟弱部位進行加固處理后,方可進行基礎施工。
  d、 寬大窗口下部應考慮設混凝土梁以適應窗臺反梁作用的變形,防止窗臺處產(chǎn)生豎直裂縫。為避免多層房屋底層窗臺下出現(xiàn)裂縫,除了加強基礎整體性外,也可以采取通長配筋的方法來加強。窗臺部位也不宜使用過多的半磚砌筑。
  4) 治理方法:
  對于墻體產(chǎn)生裂縫首先應作好觀察工作,注意裂縫開展規(guī)律。對于非地震區(qū)一般性裂縫,如若干年后不再發(fā)展,則可以認為不影響結(jié)構(gòu)安全使用,局部寬縫處,用砂漿堵抹即可。對于影響安全使用的結(jié)構(gòu)裂縫,應進行加固處理。對于因墻體原材料強度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,并配置穿墻壁拉筋加以固定,然后灌細石混凝土或分層抹水泥砂漿進行加固。墻體裂縫的加固方法,應結(jié)合裂縫性質(zhì)和嚴重程度,由設計部門提出。
2、 溫度裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  a、 八字縫出現(xiàn)在頂層縱墻的兩端(一般在1-2個開間的范圍內(nèi)),嚴重時可發(fā)展至房屋1/3長度內(nèi),有時在橫墻上也可能發(fā)生。裂縫寬度一般中間大,兩端小,當外縱墻兩端有窗時,裂縫沿窗口對角方向裂開。
  b、 水平裂縫。一般發(fā)生在平屋頂屋檐下或頂層圈梁2-3皮磚的灰縫位置。裂縫一般沿外墻頂部斷續(xù)分布,兩端較中間嚴重,在轉(zhuǎn)角處,縱、橫墻水平還不夠相交而形成包角裂縫。
  2) 原因分析:
  a、 八字裂縫一般發(fā)生在平屋頂房屋頂層縱墻面上,這種裂縫往往在夏季屋頂圈梁、挑檐混凝土澆筑后,而保溫層未施工前,由于混凝土和磚砌體兩種材料線脹系數(shù)不同,在較大溫差情況下,縱墻因不能自由縮短而在兩端產(chǎn)生八字斜裂。無保溫屋蓋的房屋,經(jīng)過冬、夏氣溫的變化也容易產(chǎn)生八字裂縫。
  b、 檐口下水平裂縫、包角裂縫以及在較長的多層房屋樓梯間處的豎直裂縫,產(chǎn)生的原因與上達原因相同。
  3) 預防措施:
  a、 合理安排屋面保溫層施工。由于屋面結(jié)構(gòu)施工完畢至作好保溫層,中間有一段時間間隔,因此屋面施工應盡量避開高溫季節(jié)。屋面挑檐可采取分塊預制或留置伸縮縫,以減少混凝土伸縮對墻體的影響。
  4) 治理方法:
  與沉降裂縫治理相同。
3、 其它裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  a、 在較長的多層房屋樓梯間處,樓梯休息平臺與樓板鄰接部位發(fā)生的豎直裂縫。
  b、 大梁底部的墻體(窗間墻),產(chǎn)生局部豎直裂縫。
  2) 原因分析:
  大梁下面墻局部豎直裂縫,主要由于未設梁墊或梁墊面積不足,磚墻局部承受荷載過大所引起的。此外,與磚和砂漿標號偏低、施工質(zhì)量差也有關。
  3) 預防措施:
  a、 有大梁集中荷載作用于的窗間墻,應有一定的寬度,梁下較小的窗間墻,施工中應避免留腳手眼。
  b、 有些墻裂縫具有地區(qū)性特點,應同設計與施工部門,結(jié)合本地區(qū)氣候、環(huán)境和結(jié)構(gòu)形式、施工方法等,進行綜合調(diào)查分析,然后采取措施,加以解決。
  4) 治理方法:
  與沉降裂縫治理相同。
 。ǘ 混凝土裂縫:
  對有些結(jié)構(gòu)按其所處條件的不同,允許存在一定寬度的裂縫。但施工中仍盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫,或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現(xiàn),以確保工程質(zhì)量。
  裂縫按產(chǎn)生的原因有:由外荷載(包括施工和使用階段的靜荷載、動荷載)引起的裂縫;由變形(包括溫度、濕度變形、不均勻沉降等)引起的裂縫;由施工操作(如制作、脫模、養(yǎng)護、堆放、運輸、吊裝等)引起的裂縫。
  按裂縫的方向、形狀有:水平裂縫,垂直裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,斜向裂縫以及放射狀裂縫等。按裂縫深度有:貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。
 
1、 塑性裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  裂縫在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn),形狀很不規(guī)則且長短不一,互不連貫,類似干燥的泥漿面。大多在混凝土澆筑初期(一般在澆筑后4小時左右),當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,或本身溫度長時間過高(40℃以上),而氣候很干燥的情況下出現(xiàn)。塑性裂縫又稱龜裂,屬于干縮裂縫,出現(xiàn)普遍。
  2) 原因分析:
  a、 混凝土澆筑后,表面沒有及時覆蓋,受風吹日曬,表面游離水分蒸發(fā)過快,產(chǎn)生急劇的體積收縮,而此時混凝土早期強度很低,不能抵抗這種變形應力而導致開裂。
  b、 使用收縮率較大的水泥,水泥用量過多,或使用過量的粉砂。
  c、 混凝土水灰比過大,模板過于干燥。
  3) 預防措施:
  a、 配制混凝土時,應嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇級配良好的石子,減小空隙率和砂率;同時,要振搗密實,以減少收縮量,提高混凝土抗裂度。 b、 澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕潤。
  c、 混凝土澆筑后,對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋,認真養(yǎng)護。
  d、 在氣溫高、濕度低或風速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應及早進行噴水養(yǎng)護,使其保持濕潤;大面積混凝土宜澆完一段,養(yǎng)護一段。此外,要加強表面的抹壓和養(yǎng)護工作。
  e、 混凝土養(yǎng)護可采用表面噴氯偏乳液養(yǎng)護劑,或覆蓋濕草袋、塑料布等方法;當表面發(fā)現(xiàn)微細裂縫時,應及時抹壓,再覆蓋養(yǎng)護。
  f、 設擋風設施。
  4) 治理方法:
  a、 此類裂縫對結(jié)構(gòu)強度影響不大,但傳統(tǒng)使鋼筋銹蝕,可在表面抹一層薄砂漿進行處理。對于預制構(gòu)件,可在裂縫表面涂環(huán)氧膠泥或粘貼環(huán)氧玻璃布進行封閉處理。
 
2、 干縮裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  裂縫為表面性,寬度較細。其走向縱橫交錯,沒有規(guī)律。較薄的梁、板類構(gòu)件(或桁架桿件),多沿短向分布;整體性結(jié)構(gòu)多發(fā)生在結(jié)構(gòu)變截面處;平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊緣,大體積混凝土在平面部位較為多見,但側(cè)面也常出現(xiàn),并隨濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。
  2) 原因分析:
  a、 混凝土成型后,養(yǎng)護不當,受到風吹日曬,表面水分散失快,體積收縮大,而內(nèi)部濕度變化很小,收縮也小,因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束,出現(xiàn)拉應力,引起混凝土表面開裂,或者構(gòu)件水分蒸發(fā),產(chǎn)生體積收縮受到地基或墊層的約束,而出現(xiàn)干縮裂縫。
  b、 混凝土構(gòu)件長期露天堆放,表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化。
  c、 采用含泥量大的粉砂配制混凝土。
  d、 混凝土經(jīng)過度振搗,表面形成水泥含量較多的砂漿層。
  e、 后張法預應力構(gòu)件露天生產(chǎn)后長久為張拉等。
  3) 預防措施:
  a、 混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大;嚴格控制砂石含泥量,避免使用過量粉砂;混凝土應振搗密實,并注意對板面進行抹壓,可在混凝土初凝后、終凝前進行二次抹壓,以提高混凝土抗拉強度,減少收縮量。
  b、 加強混凝土早期養(yǎng)護,并適當延長養(yǎng)護時間。長期露天堆放的預制構(gòu)件,可覆蓋草簾、草袋,避免曝曬,并定期適當灑水,保持濕潤。薄壁構(gòu)件則應在陰涼地方堆放并覆蓋,避免發(fā)生過大濕度變化。
 
3、 干縮裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  表面溫度裂縫走向無一定規(guī)律性;梁板式或長度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊;大面積結(jié)構(gòu)裂縫?v橫交錯。深進的和貫穿的溫度裂縫,一般與短邊方向平行或接近于平行,裂縫沿全長分段出現(xiàn),中間較密。裂縫寬度大小不一,一般在0.5mm以下。裂縫寬度沿全長沒有太大的變化。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間,縫寬受溫度變化影響較明顯,冬季較寬,夏季較細。沿斷面高度,裂縫大多呈上寬下窗狀,但個別也有下寬上窄情況,遇上下邊緣區(qū)配筋較多的結(jié)構(gòu),在時也出現(xiàn)中間寬兩端窄的梭形裂縫。
  2) 原因分析:
  a、 表面溫度裂縫,多由于溫度較大;炷两Y(jié)構(gòu),特別是大體積混凝土基礎澆筑后,在硬化期間放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當溫度產(chǎn)生非均勻的降溫時(如施工中注意不夠,過早拆除模板;冬季施工,過早除掉保溫層,或受到寒潮襲擊),將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產(chǎn)生較大的降溫收縮,此時表面胺到內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應力(內(nèi)部降溫慢,受自約束而產(chǎn)生壓應力),而混凝土早期抗拉強度和彈性模量很低,因而出現(xiàn)裂縫(這種裂縫又稱為內(nèi)約束裂縫)。但這種溫差僅在表面處較大,離開表面就很快減弱。因此,裂縫只在接近表面較淺的范圍出現(xiàn),表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。
  b、 深進的和貫穿 的濁裂縫多由于結(jié)構(gòu)降溫差較大,受到外界的約束而引起的。當大體積混凝土基礎、墻體澆灌在堅硬地基(特別是巖石地基)或厚大的老混凝土墊層上時,沒有采取隔離層等放松約束的措施,如果混凝土澆灌時溫度很高,加上水泥水化熱的混凝土冷卻收縮,全部或部分地受到地基、混凝土墊層或其他外部結(jié)構(gòu)的約束,將傳統(tǒng)在混凝土澆筑后2-3個月或更長時間出現(xiàn),裂縫較深,有時是貫穿性的,將破壞結(jié)構(gòu)的整體性;A工程長期不回填,受風吹日曬或寒潮襲擊作用;框架結(jié)構(gòu)的梁、墻板、基礎梁,由于與剛度較大的柱、基礎連接,或預制構(gòu)件澆筑在臺座伸縮縫處,因溫度變形受到約束,降溫時也常出現(xiàn)這類裂縫。采用蒸氣養(yǎng)護的預制構(gòu)件,混凝土降溫制度控制不嚴,降溫過速,或養(yǎng)生窯坑急劇揭蓋,使混凝土表面劇烈降溫,而受到肋部或胎模的約束,常導致構(gòu)件表面或肋部出現(xiàn)裂縫。3) 預防措施:
  a、 盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配制混凝土;或混凝土中摻適量粉煤灰;或利用混凝土的后期強度,降低水泥用量,以減少水化熱量。
  b、 選用良好級配的骨料,并嚴格控制砂、石子含泥量,降低水灰比,加強振搗,以提高混凝土的密實性和抗拉強度。
  c、 在混凝土中摻加緩凝劑,減緩澆筑速度,以利于散熱,或摻木鈣、減水劑,以改善和易性,減少水泥用量。
  d、 避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土;必須在熱天澆筑時,可采用冰水或深井涼水拌制混凝土,或設置簡易遮陽裝置,并對骨料進行噴水預冷卻,以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。
  e、 分層澆筑混凝土,每層厚度不大于30厘米,以加快熱量散發(fā),并使溫度分布均勻,同時也便于振搗密實。
  f、 大體積混凝土適當預留一些孔道,采取通冷水或冷氣降溫。
  g、 大型設備基礎采取分塊分層間隔澆筑(間隔時間5~7天)分塊厚度1~1.5m,以利水化熱散發(fā)和減少約束作用;或每隔20~30m留一條0.5~1.0m寬的臨時間斷縫,40天后再用干硬性細石混凝土澆筑,以減少溫度收縮應力。
  h、 澆筑混凝土后,表面應及時用草袋、鋸末、砂等覆蓋,并灑水養(yǎng)生。深搞基礎可采取灌水養(yǎng)護(或在混凝土表面四周砌一皮磚進行灌水養(yǎng)護。
 。O募緫m當延長養(yǎng)護時間,使之緩慢降溫。在寒冷季節(jié),混凝土表面應采取保溫措施,以防寒潮襲擊。拆模時,塊體中部和表面溫差不宜大于20℃,以防止急劇冷卻造成表面裂縫;A混凝土拆模后要及時回填。
  i、 在巖石地基或較厚大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土時,可在巖石地基或混凝土墊層上澆瀝青膠并撒鋪5mm厚或鋪二層瀝青油氈紙,以消除或減少約束作用。
  j、 蒸汽養(yǎng)護構(gòu)件時,控制升溫速度不大于25℃/小時,降溫速度不大于20℃/小時,并緩慢揭蓋,及時脫模,避免引起過大的溫度應力。
  4) 治理方法:
  a、 溫度裂縫對鋼筋銹蝕、碳化、抗凍融(有抗凍要求的結(jié)構(gòu))、抗疲勞(對受動荷載構(gòu)件)等方面有影響,故應采取措施治理?梢圆捎猛績杀榄h(huán)氧膠泥或貼環(huán)氧玻璃布,以及抹、噴水泥砂漿等方法進行表面封閉處理,對有防水、抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu),縫寬大于0.1mm的深進或貫穿性裂縫,應根據(jù)裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學漿液(環(huán)氧、甲凝或丙凝漿液)方法進行裂縫修補,或者灌漿與表面封閉同進采用。寬度不大于0.1mm的裂縫,由于后期水泥生成氫氧化鈣、硫酸鋁鈣等類物質(zhì),能使裂縫自行愈合,可不處理或只進行表面處理即可。
 
4、 不均勻沉陷裂縫:
  1) 現(xiàn)象:
  不均勻沉陷裂縫多屬貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關,有的在上部,有的在下部,一般與地面垂直或呈30°~45°角方向發(fā)展。較大的不均勻沉陷裂縫,往往上下或左右有一定的差距,裂縫寬度受溫度變化影響較小,因荷載大小而異,且與不均勻沉降值成比例。
  2) 原因分析:
  a、 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件下面的地基未經(jīng)夯實和必要的加固處理,混凝土澆筑后,地基因沒水引起不均勻沉降。
  b、 平臥生產(chǎn)的預制構(gòu)件(如屋架、梁等),由于側(cè)向剛度較差,在弦、腹桿件或梁的側(cè)面常出現(xiàn)裂縫。
  c、 模板剛度不足,模板支撐間距過大或支撐底部松動,以及過早拆模,也常導致不均勻沉陷裂縫出現(xiàn)。
  3) 預防措施:
  a、 對松軟土、填土地基應進行必要的夯實和加固。
  b、 避免直接在松軟土或填土上制作預制構(gòu)件,或經(jīng)壓夯實處理后作預制場地。
  c、 模板應支撐牢固,保證有足夠強度和剛度,并使地基受力均勻。拆模時間不能達早,應按規(guī)定執(zhí)行。
  d、 構(gòu)件制作場地周圍應作好排水措施,并注意防止水管漏水或養(yǎng)護水浸泡地基。
  4) 治理方法:不均勻沉陷裂縫對結(jié)構(gòu)的承載能力和整體性有較大的影響,因此,應根據(jù)裂縫的嚴重程度,會同設計等有關部門對結(jié)構(gòu)進行適當?shù)募庸烫幚恚ㄈ缭O鋼筋混凝土圍套、加鋼套箍等)。