建筑砖砌体属于脆性材料, 裂缝的存在降低了墙体的质量, 如整体性、耐久性和抗震性能, 引起砌体结构墙体裂缝的因素很多, 既有地基、温度、干缩, 也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格等。最为常见的裂缝有两大类, 一是温度裂缝, 二是干燥收缩裂缝, 简称干缩裂缝, 还有一种裂缝就是由温度和干缩共同产生的裂缝。产生裂缝的原因是多方面的, 归纳起来主要有两方面:一是由外荷载 (包括静、动荷载) 变化引起的裂隙, 二是由变形引起的裂隙 (主要有温度变化, 不均匀沉陷或膨胀等变形产生应力而引起的裂隙) 。
1.1 温度裂缝
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩, 当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上, 主要由屋盖和墙体间温度差异变形应力过大产生的砌体房屋顶层两端墙体上的裂缝, 如在门窗洞边的正八字斜裂缝, 平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖 (块) 灰缝的水平裂缝, 以及水平包角裂缝 (包括女儿墙) 。导致平屋顶温度裂缝的原因, 是顶板的温度比其下的墙体高得多, 而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多, 故顶板和墙体间的变形差, 在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端附近较大, 中间渐小, 顶层大, 下部小。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。
1.2 干缩裂缝
对于干缩性较大的砌块, 如蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块等组成的砌体, 随着含水量的降低, 材料会产生较大的干缩变形。干缩变形的特征是早期发展比较快, 如砌块出窑后放置28d能完成50%左右的干缩变形, 以后逐步变慢, 几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀, 脱水后材料会再次发生干缩变形, 但其干缩率有所减小, 约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝, 框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝;空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝, 这种情况一般外叶墙裂缝较内叶墙严重。
1.3 温度和干缩裂缝
对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝, 面对非烧结类块体, 如混凝土砌块、蒸压灰砂砖、粉煤灰砖等砌体, 也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝, 其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合, 或因具体条件不同而呈现出不同的裂缝现象, 而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。
1.4 其它原因引起的裂缝
另外设计方案不合理、施工质量差和监督失控通常也是重要的裂缝成因。由于设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计规程和施工规范、砌体强度达不到设计要求, 以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。对混凝土砌块、蒸压灰砂砖、粉煤灰砖等新型墙体砌筑材料, 如果没有针对材料的特殊性, 采用适合的砌筑砂浆、注芯材料, 也没有采取相应的构造措施, 仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施, 必然造成墙体出现较严重的裂缝。
2 裂缝预防控制措施
2.1 防温度裂缝控制措施
采用适当措施, 减少屋盖与墙体的温差, 减少屋盖与墙体的变形, 允许屋面或墙体在一定程度上自由伸缩, 如屋面设置伸缩缝、滑动层、墙体设置控制缝等, 都能有效的降低温度应力。
⑴保证屋面保温层的性能, 采用低含水或憎水保温材料, 防止屋面渗漏, 南方刚加设屋面隔热及通风层;
⑵外表浅色处理, 外墙、屋盖刷白色, 可使其内表面降温, 提高隔热性能;
⑶根据砌体房屋墙体材料和建筑体型、屋面构造选择适合的温度伸缩区段;
⑷增加芯柱可以使砌体结构的温度应力降低20%左右;
⑸采用玻璃网布砂浆或玻璃纤维砂浆可以使砌体结构的温度应力减少18%左右。
2.2 防干缩裂缝控制措施
针对高干缩性砌体材料, 在砌体结构上设置控制缝和灰缝钢筋以及采用专用砂浆是防治干缩裂缝的有效控制措施。
⑴在建筑物墙体高度或厚度突然变化处;
⑵在门窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;⑶并宜在房屋阴角处设置控制缝;
⑷控制缝可作成隐式, 与墙体的灰缝相一致, 控制缝的宽度宜通过计算, 且不宜大于12mm。控制缝应用弹性密封材料填缝;
⑸在各层门窗过梁上方的水平灰缝内及窗下第一和第二道水平灰缝内设置焊接钢筋网片或2Φ6钢筋, 其伸入两边窗间墙内不小于600mm;
⑹当实体墙的长度大于5m, 在每层墙高中部设置2~3道焊接钢筋网片或3Φ6的通长水平钢筋, 其竖向间距为500mm;对实体墙的长度大于5m的砌块, 沿墙高400mm配置不小于2Φ4通长焊接网片, 网片横向钢筋的间距为200mm, 直径同主筋;
⑺在门窗洞口两边墙体的水平灰缝中, 设置长度不小于900mm, 竖向间距为400mm的2Φ4焊接网片;
⑻在楼盖标高以上, 屋盖标高以下的第二或第三道灰缝, 和靠近墙顶的部位配置灰缝钢筋;
⑼灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆, 混凝土砌块应采用专用砂浆, 其强度等级不宜低于M10。
2.3 其它裂缝控制措施
设置圈梁、构造柱、芯柱、提高砌体强度, 加强墙体的整体性和抗裂能力, 以减少墙体变形、减少裂缝, 是砌体结构普遍采用的抗裂构造措施。
⑴设置基础圈梁增加其刚度。⑵顶层墙体内适当增设构造柱。
⑶女儿墙应设构造柱, 其间距不大于4m, 构造柱应伸入女儿墙顶, 并与现浇混凝土压顶梁浇在一起。
⑷顶层屋面板下设置现浇混凝土圈梁, 并沿内外墙拉通, 房屋两端圈梁下的墙体内适当配置水平钢筋。
⑸采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖。
⑹在墙体转角和纵横墙交接处沿竖向设置拉结钢筋或钢筋网片。对砖砌体拉结筋的数量每120mm厚墙不少于1Φ6, 竖向间距不大于500mm;对砌块砌体拉结网片不小于2Φ4, 竖向间距不大于600mm。拉结钢筋和钢筋网片埋入砌体的长度, 从转角墙或交接墙内侧算起每边不小于600mm。
3 砌体裂缝的加固处理
砌体裂缝因温差和砌体的材质因素产生的较普遍, 而以建 (构) 筑物沉降、超载致裂的危害较大, 所以其危害性和处理方法也不能一概而论, 在具体处理时务须正确区分, 对症防治, 且以防为主。治理的原则:凡已涉及结构安全且变化剧烈的, 应当机立断, 迅速采取相应对策, 排除动力源, 加固补强或作拆除返工处理;反之, 如变化趋缓、稳定、仅与外观和评定有关、修复后不影响使用, 则重点放在表面处理上。
⑴屋面保温层未达到热工要求和节能标准时, 应重做屋面保温层, 使裂缝稳定, 因为对温度裂缝仅做一般性的加固补强是无济于事的, 必须从减少温度应力入手。保温层使用的绝热材料要满足表观密度、粒经、导热系数与含水率等各项技术指标的要求, 在施工中要严格按照设计和现行施工规范的要求施工, 力求达到设计的保温效果。
⑵对地基不均匀沉降引起的砌体裂缝, 应先加固地基, 等沉降量达到稳定标准 (平均日沉量0.02~0.03以内) 后, 再加固墙体。
⑶对外纵墙、横墙、内纵墙的裂缝采用钢筋网水泥砂浆抹面加固法, 剔灰缝深12cm, 必胀锚栓@500, 呈梅花型分布。挂钢筋网必6@250, M10水泥砂浆40mln厚, 3道成活, 施工完后, 要注意喷水养护预防空鼓。
⑷对于轻微裂缝可用水泥砂浆加107胶嵌补即可。
4 结语
总之, 控制砌体裂缝的产生和扩展, 是工程施工过程中必不可少的一个重要环节, 应引起足够重视, 控制砌体裂缝, 重点在防。只要设计、施工上共同努力, 采取有针对性的防裂措施, 加大主动控制力度, 严格执行规定, 做到设计与施工紧密配合, 控制砌体裂缝是完全可以做到的。实践证明, 国电益阳电厂二期2×600MW机组工程由于采取了控制砌体裂缝的各项有效措施, 取得了良好效果, 该工程获得2008年度国家优质工程银奖。●
摘要：建筑砖砌体裂缝不仅种类繁多, 形态各异, 而且较普遍, 轻者影响建筑物美观, 造成渗漏水, 重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性。砌体裂缝的控制看似一个简单而又普遍存在的问题, 但却是一门与力学、热工学、材料学等专业知识关系十分密切的、复杂的综合性学科, 是施工过程中保证工程质量不容忽视的重要环节。本文通过对砌体裂缝成因的分析, 结合国电益阳电厂二期2×600MW机组工程实践经验, 逐一阐述控制砌体裂缝的措施和加固方法。
混凝土结构裂缝的种类按照成因可分为两种, 第一种是由荷载产生的裂缝, 其为混凝土由于受到外力的作用产生的裂缝;第二种为非荷载产生的裂缝, 这类裂缝是由于变形作用所产生的, 如温度变形、收缩或膨胀变形、地基差异沉降等因素引起的裂缝。在实际的工程中大多数的裂缝均为非荷载产生的裂缝, 或是非荷载与荷载共同作用产生的裂缝。
住宅建设工程中, 现浇钢筋混凝土楼板裂缝是当前最具代表性的混凝土结构裂缝问题, 其裂缝大都是非荷载产生的裂缝。尽管采取了一定的防治措施, 但楼板开裂现象仍然十分普遍, 从裂缝的分布、数量和特征看, 楼板的裂缝存在一定的共性。裂缝主要分布在板角、板跨中部以及楼板的凹凸部位, 板角45°裂缝普遍存在。
从楼板裂缝产生的原因上, 大致总结出以下几点:
(1) 从材料方面, 现浇楼板广泛采用商品混凝土, 为满足施工性能的要求, 混凝土普遍采用高用水量、高水泥用量、高砂率的配比方案;为节约成本, 混凝土中普遍采用矿物掺合料, 由于原材料紧缺, 骨料的级配和杂质含量都缺乏严格的控制, 同等级的混凝土收缩性能相差很大, 多数混凝土可能有较大的收缩值,
(2) 从施工方面, 大量的住宅建设在一年内开工、竣工并进入销售环节, 跨季节施工较多, 普遍存在赶进度、赶工期现象, 施工进度大多为7至10天一层, 模板周转快, 新浇楼板上荷早, 且养护不够。施工过程中缺乏严格的管理, 存在负筋踩踏、支模错位、雨天浇筑混凝土等现象。
(3) 从设计方面, 住宅建设中, 多追求大开间、大跨度, 同时由于采光和外观造型的要求, 楼板凹凸和变截面部位多。楼板板厚为降低造价取的太薄。此外, 楼板中有大量的管线穿过。
下面我们主要探讨从设计方面控制楼板裂缝的措施。规范具体要求可详见GB 50010-2002第10节, 设计人员应严格按照规范执行, 我们这里从其它方面探讨一下。结构平面布置上宜规则, 尽量避免平面形状突变, 当平面有凹口时, 凹口处外边缘应设置拉梁, 其截面及配筋不宜太小, 凹口周边楼板宜适当加厚并加强配筋, 宜考虑该处楼板负筋拉通, 以抵消温度集中应力及混凝土收缩应力。对现浇楼板板厚宜≥L/30~L/35 (L为单向板跨度或双向板短向跨度) , 一般设计板厚不宜小于100mm, 屋面板板厚度宜不小于120mm。根据规范GB 50010-2002第10节表10.1.1的要求, 单向板民用建筑楼板最小厚度为60mm, 双向板为80mm, 本条规范条文说明是这样解释的:本条给出的只是从构造角度要求的现浇板的最小厚度。现
(上接144页) 浇板的合理厚度应在符合承载力极限状态和正常使用极限状态要求的前提下, 按经济合理的原则选定, 并考虑防火、防爆等要求, 但不应小于表10.1.1的规定。有不少设计人员一味追求降低造价, 不结合实际情况, 当楼板中穿有较多管线时楼板厚度仍取规范下限, 造成楼板普遍开裂。
在现浇简支板的支座部位, 板面宜配适量的负弯矩钢筋, 以避免支座约束可能产生的负弯矩裂缝。周边支承的现浇混凝土嵌固板, 其支座负弯矩钢筋向跨内延伸的长度应能覆盖负弯矩区域并满足钢筋锚固的要求。跨中的正弯矩钢筋宜全部深入支座;沿长边方向应布置足够的横向构造钢筋。
现浇混凝土板的角部的上部构造钢筋可沿两个方向布置, 也可按45度方向斜向布置, 按投影方向计算配筋面积。当柱角或墙的阳角突出到板内且尺寸较大时, 板边上部构造钢筋伸入板内的长度应从柱边或墙边算起, 且应按受拉钢筋锚固在梁内、墙内或柱内。
对温度、收缩应力较大的现浇混凝土板, 可在周边支承梁、墙中心线处设置控制缝。在浇筑混凝土后插入塑料片、木条 (初凝后取走) , 引导混凝土裂缝在梁、墙轴线部位出现, 以减小板内约束应力 (应变) 的聚集。控制缝可在以后浇筑混凝土时加以掩盖。
对温度、收缩应力较大的现浇混凝土板区域内, 钢筋间距宜取为150~200mm, 并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋。板的上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。
屋面板采用保温设计时也应注意加强其抗温度变形的措施, 当条件许可时结构配筋宜采用双层双向配筋, 或者当楼板采用分离式配筋时在楼板板面无负筋区宜配置双向钢筋网与负筋搭接, 其最小配筋率不应少于0.1%且不少于Φ6@200, 具体作法可详见《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》第5.3.17条。为减少楼板边、角部开裂的可能性, 双向板周边支座可按嵌固边计算, 负筋按计算配筋, 其间距不应大于200mm。当屋面挑檐有阳角时, 应采用配置至少5根放射形加强负钢筋, 具体作法可详见《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》图5.3.10-2。
楼板钢筋有条件时宜选用热轧钢筋, 而不宜选用冷轧带肋钢筋, 因为冷轧带肋钢筋是热轧钢筋冷加工后的钢筋, 虽强度有提高, 但无明显屈服点, 延性差、可焊性差, 锚固性能不好, 在施工现场可发现其极易生锈。
应特别注意的是不规则楼板如刀把形楼板, 在设计时可以用专用程序计算并按其结果配筋, 配筋构造上要保证大板的受力钢筋放在支座板 (小板) 的受力钢筋之上;当设计时未考虑刀把形板的受力情况, 按普通板配筋时应在刀把形连接部位设置暗梁。
资根本无法完成。因此, 要建立多层次、多渠道的发生问题, 不但使城市缺乏活力与动力, 而且也显示出了城市行政
摘要：介绍了混凝土结构裂缝的成因, 从材料、施工、设计方面分析裂缝产生的原因, 主要从设计方面探讨控制裂缝的措施。
【关键词】桥梁裂缝；事故处理
Analysis of the causes of bridge cracks
Zhang Yan-rong
（Gaocheng road station Gaocheng Hebei 052160）
【Abstract】In fact， the causes of cracks in concrete structures complex and numerous， and even a variety of factors influence each other， but one or more of the main crack each one has its produce. Cracks in concrete bridge types， on its causes can be broadly divided into the following categories.
【Key words】Bridge cracks；Accident
1. 荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：
1.1 设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。
1.2 施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
1.3 使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2. 次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有
2.1 在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。
2.2 桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等。
（1）在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
（2）实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均可正确计算，但在40年前却比较困难。在设计上，应注意避免结构突变（或断面突变），当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。
3. 荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点
这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：
（1）中心受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。
（2）中心受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。
（3）受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。
（4）大偏心受压。大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。
（5）小偏心受压。小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。
（6）受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。
（7）受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。
（8）受冲切。沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。
（9）局部受压。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。
4. 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：endprint
4.1 年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。
4.2 日照。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
4.3 骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。
4.4 水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。
4.5 蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
4.6 预制T梁之间横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。试验研究表明，由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力随之下降，混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%，抗压强度下降60%，光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。
5. 收缩引起的裂缝
5.1 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
（1）塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
（2）缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
（3）自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。
（4）炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。
（5）混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。
5.2 研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：
（1）水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。
（2）骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。
（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。
（4）外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。
（6）外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。
（7）振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5～15s/次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。
（8）对于温度和收缩引起的裂缝，增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性，尤其是薄壁结构（壁厚20～60cm）。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋（8～14）、小间距布置（@10～@15cm），全截面构造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%～0.5%。
6. 地基础变形引起的裂缝endprint
6.1 由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：
（1）地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。
（2）地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
（3）结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。
（4）结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。
（5）分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。
（6）地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。
（7）桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
（8）桥梁建成以后，原有地基条件变化。大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅，受洪水冲刷、淘挖，基础可能位移。地面荷载条件的变化，如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等，桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。
6.2 对于拱桥等产生水平推力的结构物，对地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。
7. 钢筋锈蚀引起的裂缝
（1）由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
（2）要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
8. 冻胀引起的裂缝
（1）大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在-78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
（2）温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用），可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。
9. 施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。
9.1 水泥。
（1）水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。
（2）水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。
（3）当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。
9.2 砂、石骨料。
砂石的粒径、级配、杂质含量。
砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。
9.3 拌和水及外加剂。
拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。endprint
10. 施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：
（1）混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
（2）混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
（3）混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。
（5）混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。
（6）用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。
（7）混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。
（8）混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。
（9）施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。
（10）施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
（11）施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。
（12）装配式结构，在构件运输、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运输过程中剧烈颠撞；吊装时吊点位置不当，T梁等侧向刚度较小的构件，侧向无可靠的加固措施等，均可能产生裂缝。
（13）安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时，钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑，拆架后墙式护栏往往产生裂缝；拆架后再浇筑护栏，则裂缝不易出现。
（14）施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。
11. 最后总结
1.1 温度裂缝。
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩, 当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 墙体就会产生温度裂缝。这类裂缝较典型和普遍的是建筑物 (特别是那些纵向较长的) 顶层两端内外纵墙上的斜裂缝, 其形态呈“八”字或“X”型, 且显对称性, 但有时仅一端有, 轻微者仅在两端1~2个开间内出现, 严重者会发展至房屋两端1/2纵长范围内, 并由顶层向下几层发展。此类型裂缝对那种刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋, 更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形牵引其下面的砖砌体超过其材料抗拉强度的结果。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定, 不再继续发展, 裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性:两端重中间轻, 顶层重往下轻, 阳面重阴面轻。1.2收缩裂缝。因砌块收缩引起的墙体裂缝, 在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有:a.在墙体中部出现的阶梯形裂缝;b.砌块体周边灰缝的裂缝;c.在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝;d.山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层, 有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。由于砌筑砂浆强度不高, 灰缝不饱满, 干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中, 清水墙时不易被发现, 当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大, 且裂缝宽度较均匀。粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩, 即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小, 然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀, 在开始的几个星期内膨胀最大, 膨胀会以很低的速率持续几年, 砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间。混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩, 砌干缩量因材料和成型质量而异, 并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下, 成型28天后, 混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03%~0.035%, 含水量在50%~60%左右。砌成砌体后, 在正常使用条件下, 含水量继续下降, 可达10%左右, 其干缩率为0.018%~0.07%。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块, 如再次被浸湿后, 会再次发生干缩, 通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩, 稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短, 一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80%左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度, 会出现收缩裂缝。1.3沉降裂缝。一般在建筑物下部, 由下往上发展, 呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大, 则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝, 且首先在窗对角突破;反之, 当两端沉降过大, 则形成的两端由下往上的倒缝, 也首先在窗对角突破, 还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝;当某一端下沉过大时, 则在某端形成沉降端高的斜裂缝;当纵横墙交点处沉降过大, 则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝, 有时还有沿窗台下角的水平缝;当外纵墙凹凸设计时, 由于一侧的不均匀沉降, 还可导致在此处产生水平推力而组成力偶, 从而导致此交接处的竖缝。
另外, 平面形状复杂的建筑物, 如“I”、“T”、“L”、“E”字形等, 在纵横单元交叉处基础密集, 地基附加应力重叠, 使地基沉降量增大。同时, 此类建筑物整体性差, 刚度不对称, 在地基产生不均匀沉降时也容易出现墙体裂缝。因此, 遇不良地基时, 在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。
2 裂缝的预防措施
2.1 温度变化引起的裂缝。
防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂, 宜采取下列措施:a.当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时, 宜在屋盖上设置保温层或隔热层;b.在屋盖的适当部位设置控制缝, 控制缝的间距不大于30m;c.当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时, 宜设置分隔缝, 分隔缝的宽度不应小于20mm, 缝内用弹性油膏嵌缝;d.建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定, 控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置, 控制缝的间距不宜大于30m;e.非地震地区, 在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁, 圈梁不宜外露。若不设圈梁, 可在屋盖四周檐口下的砌体内, 配置适当转角钢筋。2.2干缩引起的裂缝。防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝, 可采用下列措施:a.选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量 (先让材料干缩后砌墙) 。采用低强度砂浆和长度小的砖块, 可以避免砖块的断裂, 并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中, 避免变形和应力集中, 累加出现大裂缝。b.面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5m, 可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m (120mm厚墙) 或4m (≥180mm厚墙) 时, 须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁, 或设置伸缩缝。c.严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期, 不足28d的不应进入施工现场。对于混凝土制品, 如果以90d的干燥收缩值为基准, 28d只完成收缩的80%左右。而且这类砌块, 28d前含水率大, 物理化学变形不稳定, 干燥收缩值大, 特别是蒸压加气混凝土, 出厂含水率有时高达60%以上。d.正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%~8%和15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿, 雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时, 一般提前1~2d洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8~10mm为宜。2.3地基沉降引起的缝裂。防止主要由地基沉降引起的裂缝, 可采用下列措施:a.建筑措施。多层住宅的平面形状应力求简单, 规则整齐, 尽量避免形状复杂, 阴角太多;避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故, 往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见, 尤其是高、低或轻;重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。b.设置沉降缝。多层住宅的学位体长度应控制在55m以内;长度较大的住宅, 考虑在适应部位设置沉降缝;对于平面图形复杂的, 或有层高高差及荷载显著不同的, 要在其转折处;层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝;在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。c.考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形, 而且由于基底压力扩散的影响, 在相邻范围内的土层, 也将产生压缩变形;这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少, 由干软弱地基的压缩性很高, 当两建筑物之间距离较近时, 常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。d.结构措施。控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物, 调整地基不均匀变形的能力就差, 相反, 如将建筑物长高比限制在一定范围内, 它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明, 建筑物的长高比控制在2.5~3之间时, 可减少建筑物的相对弯曲, 房屋不易出现裂缝。合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件, 它具有调整地在不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否, 对建筑物的整体刚度影响很大。如纵墙贯通而横墙密布, 则犹如空胀多肋深梁, 刚度很大, 这时基础沉降比较均匀。为了保证建筑物的整体刚度, 对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通, 横隔墙的间距不宜过大, 一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。e.设置圈梁。在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性, 它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现, 即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。
3 结论
3.1 墙体的温度应力与温差成正比, 随水平阻力系数和建筑物长度 (或伸缩缝间距) 非线性增加。
3.2墙体的收缩变形与墙体材料、砌块的含水率以及建筑物的长度有关。粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同, 当失去水分时混凝土砌块会收缩, 而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。3.3地基沉降裂缝的内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。3.4影响砌体结构裂缝的因素较多, 有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减少砌体结构裂缝的危害。
责任编辑:温雪梅
摘要：随着我国墙改、住房商品化的进展, 人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高, 对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。因此加强砌体结构, 特别是新材料砌体结构的抗裂措施, 已成为国家主管部门以及房屋开发商共同关注的课题。
1.1 住宅顶层保温体系面层存在设计缺陷
1.1.1 外墙内保温构造设计存在的缺陷。
内保温是将保温体系置于外墙内侧从而使内、外墙体分处于两个温度场, 建筑物结构受热应力的影响而始终处于不稳定的状态, 使结构寿命缩短。在相同气候条件下做内保温不仅比做外保温、甚至比不做保温时, 外墙与内部结构墙体的温差更大, 受外界各种作用力的影响更直接, 外墙更易遭受温差应力的破坏。
1.1.2 外墙外保温构造设计存在的不足。
外保温是将保温体系置于外墙外侧从而使主体结构所受温差作用大幅度下降, 温度变形减小, 对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷 (热) 桥, 有利于结构寿命的延长。因此从有利于结构稳定性方面来说, 外保温具有明显的优势, 在可选择的情况下应首选外保温。但由于外保温体系被置于外墙外侧, 直接承受来自自然界的各种因素影响, 因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说, 置于保温层之上的抗裂防护层只有3~20mm, 且保温材料具有较大的热阻, 因此在得热量相同的情况下, 外保温抗裂防护层温度变化速度比无保温情况下主体外墙温度变化速度提高8~30倍。因此, 抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。
1.1.3 内外保温混合做法的缺陷。
该类做法往往是由于在施工中为了方便操作, 外保温施工操作方便的部位做外保温, 外保温施工操作不方便的部位做内保温, 结果造成整个建筑外墙内外保温混合使用。外保温做法使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响, 温度变化相对较小, 因而墙体处于相对稳定的温度场内, 产生的温差变形应力也相对较小;内保温做法使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响, 室外温度波动较大, 因而墙体处于相对不稳定的温度场内, 产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式, 使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸, 建筑结构处于更加不稳定的环境中, 经年温差使结构发生形变产生裂缝, 从而缩短整个建筑的寿命。
1.2 钢筋混凝土现浇屋面和砖砌体的线胀缩系数相差大
钢筋混凝土现浇屋面和砖砌体的线膨胀系数分别为a1=10×10-6/℃和a2=5×10-6/℃。因而, 即使在相同温度下, 也会产生混凝土屋面相对于砖砌体的位移。由于砖砌体对混凝土现浇板梁位移的约束, 在砌体内部产生了剪应力和拉应力, 因结构端部的相对位移最大, 故端部产生的剪应力与拉应力也最大, 当该剪应力与拉应力大于砌体材料的抗剪强度和抗拉强度时, 就产生了上述的温度裂缝。
1.3 砌体房屋的收缩变形
混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩, 砌干缩量因材料和成型质量而异, 并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下, 成型28天后, 混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03%~0.035%, 含水量在50%~60%左右。砌成砌体后, 在正常使用条件下, 含水量继续下降, 可达10%左右, 其干缩率为0.018%~0.07%。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块, 如再次被浸湿后, 会再次发生干缩, 通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩, 稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短, 一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80%左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度, 会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝, 但它们破坏了墙体外观。
2 顶层墙体裂缝防治措施
防治顶层墙体裂缝是砌块建筑墙体裂缝的关键, 具体的防治措施如下:
2.1 增强屋面保温层的保温效果。
在屋顶隔热层设计中, 应适当加大隔热层厚度, 选择隔热性能好的隔热材料, 泡沫塑料-水泥砼屋面保温隔热层是综合泡沫塑料优良的绝热性能及水泥砼牢固耐久性而设计的。克服了现单纯水泥砼块隔热层夏季隔热效果差, 冬季热流失大的缺陷, 达到保温隔热效果好、受力均匀、牢固耐压、光洁美观、施工方便等优点。主要技术措施是利用泡沫塑料的绝热性能, 制成与各种需保温隔热的物相配套的泡沫塑料保温隔热块、盒、套、管, 用于建筑、生活领域, 对于标准较高的住宅, 还可采用双层隔热。
2.2 减小热胀冷缩系数差异。
比较简便的方法是顶层不采用砌块, 而采用多孔砖或其它粘土砖, 以此来减小墙体和屋顶材料的热胀冷缩系数差异, 提高抗剪能力。
2.3 缩短建筑物的设缝长度。
在设计中尽可能缩短建筑物的设缝长度, 顶层墙体材料的选择也不能按常规设计 (如顶层墙体一般采用MU7.5砖砌体和M5混合砂浆砌筑) 。实际设计时, 笔者认为在端部应采用MU10砖砌体和M10混合砂浆砌筑, 以提高砌体的抗剪、抗拉强度。对于结构长度较长, 顶层墙体开洞较大等其它不利因素较多时, 还可在墙体内每高500毫米设置Фb4@60×60的钢筋网片。
2.4 屋面现浇混凝土的施工应尽量避开严寒和高温季节。
屋面现浇混凝土的施工应尽量避开严寒和高温季节, 并应严格按照施工规范进行, 防止砖混结构圈梁和构造柱混凝土强度等级普遍偏低的通病。调查表明, 建筑完工后, 不住人与住人的住宅相比, 不住人建筑更加容易产生裂缝。因此施工完成后, 如不是马上交付使用的话, 最好在顶层每一户型内开一扇窗子通风, 以减小温度裂缝的产生。
2.5 防止墙体材料的干缩引起的开裂。
防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝, 可采用下列措施选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量先让材料干缩后砌墙。采用低强度砂浆和长度小的砖块可以避免砖块的断裂并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中避免变形和应力集中累加出现大裂缝。面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。正确掌握和控制各种砌块使用时的含水率。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。
2.6 减少砼的收缩和干缩对屋面板的影响。
减少砼的收缩和干缩对屋面板的影响, 施工中严格控制砼的水灰比和水泥用量, 同时在屋面板中部设置了后浇带, 大大降低了由于现浇砼收缩和干缩产生的内应力, 降低屋面现浇砼的收缩影响。
2.7 加强监理力度。
墙体的施工过程是确保砌体强度和质量的重要环节。研究表明, 砌体砌筑时, 砂浆的和易性、砖的含水率、水平灰缝的厚度、块体的砌合方法以及施工的连续性都直接影响砌体的强度和质量。要求监理部门对施工过程加强监理力度, 材料强度进行现场抽样, 杜绝虚假现象, 对达不到要求的砌体坚决拆除, 对不符合施工规范要求的做法立即停工整顿。严把施工质量关。
参考文献
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桥梁工程出现的裂纹对桥梁的使用有着严重的影响后果。裂纹的出现在很大程度上削弱了桥梁本身固有结构的刚强度和桥梁自身完整性, 除了会影响桥梁外形结构的美观, 还会影响桥梁的使用寿命, 甚至引起桥梁坍塌。
1.1 裂缝对桥梁耐久度的影响
裂缝在桥梁中不可避免会出现, 在一些自然条件下, 裂缝中的渗水, 以及某些地区降的酸雨, 会造成混凝土钢筋的严重腐蚀、混凝土发霉、空洞, 使混凝土保护层脱落, 大大减小了桥梁的使用耐久度。
1.2 裂缝对桥梁结构稳定性的影响
桥梁上的裂缝会对桥梁的整体性造成直接的破坏, 使结构发生失稳, 酿成难以想象的后果。如果在桥梁混凝土表面最初出现裂缝时, 没有进行及时的维护修理, 之后在气温和外力的作用下, 最初的裂缝会慢慢发展成为具有破坏性的深层裂缝和贯穿裂缝。深层裂缝和贯穿裂缝的出现会改变桥梁混凝土的设计受力限度, 一旦超过设计的受力条件, 就会对桥梁的整体结构发生破坏。
1.3 裂缝对桥梁变形的影响
桥梁在承受荷载时会产生相应的微小变形, 当变形没有超过桥梁所能承受的极限变形时, 一般不会对桥梁结构稳定性造成影响, 但是, 一旦超过极限变形就会影响桥梁的正常工作。而在桥梁混凝土表面裂缝出现以后, 桥梁自身整体结构的抗弯强度、剪力强度、拉力强度都会发生变化, 在同等强度荷载下将产生更大的变形。
2桥梁裂缝产生的原因
2.1 混凝土质量不达标
在桥梁施工过程中, 使用了质量差的混凝土原材料;水泥标号低或放置时间过长, 使水泥变质受潮而性能低下;骨料就近采挖不经过检验就用于施工;对混凝土的配合比不规范、随意性大、单凭经验、不按规定进行配比操作等, 都会使混凝土质量达不到标准。此外, 在混凝土膜撤除后, 没有给予适当的保湿保养, 从而使混凝土结构在继续凝干时混凝土体表过于脱水而出现干裂。在浇筑混凝土后, 进行振捣不规范、不均衡, 使得振捣不足部位的结构疏松、不密实, 在撒膜后容易出现蜂窝、麻面等现象, 再振捣过多部位, 骨料易下沉。混凝土浆泌于表面, 混凝气体中间段砂浆富集, 易发生由表及里塑性裂缝和干缩裂缝。
2.2 温度变化
由温度变化产生的桥梁裂缝称之为温度裂缝。温度裂缝是桥梁中最常见的一种裂缝, 当外部环境或结构内部温度发生变化时, 混凝土将发生变形;当变形遭到约束, 在整个结构内部将产生抵抗应力;当应力超过混凝土极限应力时即会产生温度裂缝, 它会随着温度的变化而扩张或合拢。桥面板、主梁、桥墩在受到太阳暴晒后, 桥体温度分布不均, 骤然降温可导致结构外表面温度突然下降, 由于受到自身的约束作用, 导致局部应力较大, 出现裂缝。此外, 在施工过程中, 混凝土在浇筑之后, 由于水泥水化放热, 导致内部温度很高, 内外温差太大, 致使表面出现裂缝。
2.3 地基基础变形
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移, 使结构中产生附加应力, 超出混凝土结构的抗拉能力, 导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质、结构荷载、结构基础类型差异太大;温度骤降, 导致地基冻胀。此外, 对于拱桥等产生水平推力的结构物, 其地质情况掌握不够、设计不合理和施工时破坏了原有地质条件是产生水平位移裂缝的主要原因。
2.4 荷载
在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝。大体上可以分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝, 产生的原因有设计计算阶段荷载少算或漏算, 计算模型不合理, 结构安全系数偏小等;在施工阶段没有按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式;在使用阶段超重过多的重型车辆过桥, 发生大风、大雪、地震等自然灾害。次应力裂缝是由外荷载引起的次生应力产生的裂缝, 产生的原因有在设计外荷载作用下, 由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算考虑不周全, 从而在某些部位引起次应力而导致结构开裂。在实际工程中, 次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因, 所以, 采取有效措施防止次应力裂缝很有必要。
3桥梁裂缝的防治措施
由于造成道路、桥梁的裂缝问题原因很多, 所以, 对于桥梁裂缝我们并不能一次性的根本解决, 杜绝所有形成裂缝的因素。因此, 在施工时应该首先做好施工的管理, 从施工的初始阶段开始注意质量的管理精细化, 注重施工过程中的每个细节, 落实好具体责任, 加强质量的管理, 在管理过程中明确有关领导和有关方面的负责人, 做到重点把关, 严防死守。此外, 还要注意对不合理的施工细节程序做好及时的修正。在材料上, 尤其是混凝土材料方面, 要严格把关, 进一步提升混凝土材料的质量。要根据所用混凝土材料的强度等级以及混凝土和易性的要求, 合理地确定混凝土的配合比, 严格控制水和水泥的分配用量。尽量选择配度高的石子, 从个体减小空隙, 提高混凝土的抗裂性。负责配合比设计的施工人员, 要深入施工现场, 依据施工现场的浇捣工艺和具体操作情况, 合理选择好混凝土设计坍塌度。针对现场提供的材料, 进行全面的了解, 以便随时对于施工配合比例进行调整, 并协助现场搞好构架的后期养护工作。另外, 还需注意浇筑混凝土时要充分振捣, 不漏振, 以保证混凝土浇筑的密实度, 并随时对于施工配合比例进行调整, 协助现场搞好构架的后期养护工作。同时, 我们还可以通过对于施工过程中混凝土入模时的温度、分层浇筑的人为控制和后期的合理养护措施来保证工程的质量。
参考文献
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【关键词】：混凝土裂缝；成因；防治措施
混凝土广泛使用于工业与民用建筑、水利与海港工程、农林与城市建设中。混凝土在建设与使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝缺陷。这不但影响建筑物的外观，而且会危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。所以，裂缝问题倍受人们关注。
1混凝土裂缝的成因
混凝土裂缝的产生，都是微裂缝发展的结果。混凝土中产生裂缝主要原因有以下方面：
1.1材料选配不当形成缺陷和裂缝。如原材料不合格（如碱骨料反应）、骨料含泥过量、含活性SiO2、水泥中含碱量过高、骨料石灰石、水泥水化热等。
1.2温度变化形成的裂缝。水泥在硬化期间，混凝土表面与内部温差较大，导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，受到内部混凝土的约束，当产生的拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
1.3水泥干缩形成的裂缝。这种裂缝出现在混凝土的表面，比较细小。水泥是水硬性材料，具有干缩性，在硬化初期如果养护不当易造成水份不足，则可能产生裂缝。
1.4其它施工裂缝。滑模施工、构件制作脱模、运输、堆放、吊装中，有时会产生各种裂缝；后张预应力构件和预制空心板抽芯过早或过晚，会使混凝土塌落或拉裂；构件吊装时吊点不正确；构件堆放时支撑垫木不在同一直线上，或悬挑过长，构件运输时剧烈震动和冲击；地面施工中，过多的抹压触动，常使表面出现龟裂。
2混凝土裂缝的分类
2.1按裂缝的成因划分：结构性裂缝，其由各种外荷载引起的裂缝，它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝；非结构性裂缝，由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差、干缩湿胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝，其裂缝在工程中占了绝大多数。
2.2按裂缝的形状划分裂缝按形状可分为：横向裂缝，垂直于构件底面，主要由荷载作用、温差作用引起；剪切裂缝，由于竖向荷载或震动位移引起；纵向裂缝，平行与构件底面，顺分布，主要由钢筋锈蚀作用引起；X形裂缝，常见于框架粱、柱的端头以及墙面上.由于瞬间的撞击作用或者地震荷载作用引起；斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝，常见于墙体混凝土梁，主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起；各种不规则裂缝，如反复冻融或火灾等引起的裂缝。
2.3按裂缝产生的时间划分：施工期间出现的裂缝，包括塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、沉降收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝等；使用期间出现的裂缝，包括盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。
2.4按裂縫的发展状态划分：稳定裂缝，这种裂缝不影响持久应用。其包括两类，一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝，常见于一些新建的防水工程中；另一类是处于稳定运动中的裂缝，如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。不稳定裂缝，这种裂缝将产生不稳定性的扩展，影响结构物的持久使用，应视其扩展部位，采取相应的措施。
3 混凝土裂缝的防治措施
3.1选用水泥时，适宜选铝酸三钙谷量较低、细度不宜过细、矿渣含量不宜过多的水泥， 砂不宜用特细砂。在确定配合比时，应采用低水灰比、低水泥用量、低用水量，选用级配良好的砂子和石子。气温较低时，在混凝土中掺加促凝刑，以加速混凝土的凝结和强度。
3.2浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。
3.3施工中应加强振捣，提高密实度，加强浇水养护，延迟收缩发生，以避免在早期混凝土强度较低时，出现较大的收缩而造成裂缝。
3.4混凝土浇筑体积较大时，要防止各种收缩应力叠加，在结构应力复杂、应力集中或应力较大的部位，特别要防止出现过大的收缩应力。
3.5混凝土浇筑后，在初凝前完成抹平工作，终凝前完成压光工作。抹光后及时用潮湿的草袋或塑料薄膜覆盖，认真养护，也可喷涂混凝土养护剂。
3.6拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；在混凝土中埋设PVC管，通入冷水降温；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
3.7在温度高、干燥的天气时施工，混凝土浇筑后应及早进行喷水养护，使其保持湿润。如果大面积混凝土宜浇完一段， 养护一段，需加强表面的抹压和养护，必要时架设遮阳挡风及喷雾设施等。
3.8在寒冷季节，施工中长期暴露的混凝土表面或薄壁结构应采取保温措施。另外施工中合理改善约束条件如合理地分缝分块，避免基础过大起伏，合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露等。
4混凝土裂缝的处理
4.1表面封闭法。该法仅适用于浅裂缝，针对宽度小于0.2mm 的微裂缝，可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂涂刷于裂缝表面，以恢复其防水性和耐久性。施工要点：要注意由于涂层较薄，应选用粘结力强且不宜老化的材料；对活动裂缝，应采用延伸率较大的弹性材料；涂抹均匀，不得有气泡。
4.2压力灌浆法。针对宽度大于0.3mm 且深度较大的裂缝，可将化学浆材料通过压力灌浆设备注入到裂缝深处， 以恢复结构整体性、防水性及耐久性。施工要点：灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好的树脂类材料，通常选用环氧树脂；对于宽度大于2mm 的特大裂缝可采用水泥类材料，对于活动性裂缝宜采用经稀释的环氧树脂或聚氨酯；化学灌浆压力控制在0.12-0.14MPa，水泥浆灌浆压力控制在0.14～0.18MPa，增大压力并不提高灌浆速度，也不利于灌浆效果；灌浆后，待浆液初凝而不外渗时，方可拆下灌浆嘴。
4.3填堵法。针对宽度大于0.5mm 的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝，可沿裂缝将混凝土凿成“V”型或“U”型槽，嵌填修补材料，以恢复防水性、耐久性或部分恢复结构整体性。施工要点：在嵌填材料时可视具体情况选用环氧树脂、环氧砂浆、聚合物水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥或沥青油膏；对于锈蚀裂缝，先对钢筋彻底除锈，再涂防锈涂料。
参考文献：
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1.1课题的提出
混凝土结构工程的裂缝，是一个带着有普通性且被工程界很为关注的问题。有些裂缝的继续扩展可能危及结构安全，因为结构的最终破坏往往是从裂缝开始的，成为结构的破坏的先兆，这主要是指荷载产生的裂缝;有些裂缝的出现造成工程渗漏，影响正常使用，使钢筋锈蚀，保护层剥落，降低混凝土强度，严重损害工程耐久性，缩短工程使用寿命，这主要是指变形产生的裂缝;还有耦合作用下的裂缝和碱骨料反应膨胀应力引起的裂缝及冻融引起的裂缝。同时较大的结构裂缝，也为人的观瞻难以接受，造成恐惧心理压力，影响建筑美观，为装修造成困难。由于产生裂缝的微观与宏观机理的复杂性、动态变化性，它也是困扰工程技术人员一个技术难题。
1.2本论文的研究内容
本论文研究混凝土裂缝成因分别从以下几方面着手研究：
1.设计原因
2.材料原因
3.混凝土配合比设计原因
4.施工及现场养护原因
5.使用原因
1.3针对混凝土裂缝成因的分析以下几方面采取控制措施：
1.设计方面
2.材料选择
3.混凝土配合比设计
4.施工方面
5.管理方面
6环境方面
1.4本论文的研究方法
图1.1技术研究路线
分析混凝土产生裂缝具体原因
针对原因提出相应的措施
在工程中应用并验证成果总结
编制报告
第二章裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题，解决裂缝控制问题应当采取综合方法。由六项主要因素组成的控制链见图2.1。
结构
地基
环境
施工
材料
图2.1工程结构裂缝控制链
2.1设计原因
1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。
2.设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。
3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。
4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
5.设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。
6.菏载收缩，使用环境温度变化，管线配置不当，保护层厚度不足，抗温
度收缩配筋不足。
2.2材料原因
1.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。
2.骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。
3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。
4.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。
5.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
2.3混凝土配合比设计原因
1.设计中水泥等级或品种选用不当。
2.配合比中水灰比(水胶比)过大。
3.单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。
4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。
5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
2.4施工及现场养护原因
1.现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。
4.高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。
5.对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。
6.大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。
7.现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。
8.现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。
9.现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。
这些因素都会造成砼较大的收缩，产生龟裂裂缝或疏松裂缝，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。养护是使砼正常硬化的重要手段。养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，砼硬化正常，不会开裂，但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。但是必须注意到，现场砼养护越接近标准条件，砼开裂可能性就越小。
2.5使用原因(外界因素)
1.构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。
2.野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。
3.周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。
4.意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。
5.使用中短期或长期超载。
6.结构构件各区域温度、湿度差异过大。
第三章裂缝的控制措施
3.1设计方面
3.1.1设计中的‘抗’与‘放’
在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。
设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。
3.1.2尽量避免结构断面突变带来应力集中，如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。
3.1.3采用补偿收缩混凝土技术
在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。
3.1.4设计上要注意容易开裂部位
根据调查，各类结构的易裂部位如下：
1.框架机构和剪力墙结构房屋中的现浇混凝土楼板易裂部位
(1)房屋平面体形有较大凹凸时，在凹凸交接处的楼板;
(2)两端阳角处及山墙处的楼板;
(3)房屋南面外墙设大面积玻璃窗时，与南向外墙相邻的楼板;
(4)房屋顶层的屋面层
(5)与周梁、柱、墙等构件整浇且受约束较强的楼板;
(6)楼板中有预埋管线时，洞的四角处;
(7)楼板开距形洞时，洞的四角处;
(8)设有后浇带的楼板，沿后浇带两侧部位。
2.框架结构房屋中的框架梁在以下部位易出现裂缝
(1)顶层纵向和横向框架梁的截面上部区域;
(2)长度较长的端部或中部纵向框架梁;
(3)横向框架梁截面中部。
3.剪力墙结构房屋中在以往部位易出现裂缝
(1)端山墙;
(2)开间内纵墙;
(3)顶层和底层墙体;
(4)长度较大(>10m)的墙。
4.当冬季停工春季再继续施工时，地下室在以下部位易出现裂缝
(1)地下室顶板;
(2)地下室的窗上墙和窗下墙。
对以上易出现裂缝的部位，目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“抗放结合”的控制裂缝措施，工程经验表明在于材料、施工等部位密切配合的情况下，可取得较好的效果。
3.1.5重视构造钢筋
在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。
3.2材料选择
1.根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。
2.选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。
3.积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
4.正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
3.3混凝土配合比设计
1.混凝土配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定，根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外，其配制的混凝土还应符合4.3.2-4.3.10的规定。
2.干缩率。混凝土90d的干缩率易小于0.06%。
3.坍落度。在满足施工要求的条件下，尽量采用较小的混凝土坍落度;基础、梁、楼板、屋面用的混凝土坍落度易小于120mm，柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm;混凝土采用泵送时，高层建筑用的混凝土坍落度根据泵送高度宜控制在180mm左右，多层及高层建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm。
4.用水量。不宜大于170kg/m3。
5.水泥用量。普通强度等级的混凝土宜为270-450千克每立方米，高强混凝土不宜大于550千克每立方米。
6.水胶比。应采用适当较小的水胶比。混凝土水胶比不已大于0.60。
7.砂率。在满足工作性要求的前提下，应采用较小的砂率。
8.宜采用引气剂或引气减水剂。
9.配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作，
3.4施工方面
3.4.1模板的安装及拆除
1.模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工工具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载，以及上层机构施工时产生的荷载。
2.安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水，不影响混凝土均匀性及强度发展，并能保证构件形状正确规整。
3.安装模板时，为确保保护层厚度，应准确配置混凝土垫块和钢筋定位器等。
4.模板的支撑立柱应置于坚实的地面上，并应具有足够的刚度、强度和稳定性，间距适度，防止支撑沉陷，引起模板变形。上下层模板的支撑立柱应对准。
5.模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。拆除模板时，不应对楼层形成冲击荷载。拆除模板及支架应随拆随清运，不得对楼层形成局部过大的施工荷载。模板及其支架拆除时混凝土结构可能尚未形成设计要求的受力体系，必要时应加设临时支撑。
6.底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求;当无设计要求时，混凝土强度应符合表3.1的规定。
7.后浇带模板的支架及拆除易被忽视，由此常造成结构缺陷，应予以特别注意，须严格按施工技术方案执行。
8.已拆除模板及其支架的结构，在混凝土强度达到设计要求的强度后，方可承受全部使用荷载;当施工荷载所产生的效应比使用荷载的效应更为不利时，必须经过核算并加设临时支撑。
表3.1底模拆除时的混凝土强度要求构件类型构件跨度/m达到设计混凝土立方体抗压强度标准值的百分率(%)
构件类型
构件跨度
百分比
≤2
50≥
>2，≤8
≥75
>8
≥100
梁、拱、壳
≤8
≥75
>8
≥100
悬臂构件
≥100
3.4.2混凝土的制备
1.应优先采用预拌混凝土，其质量应符合《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外，对品质、种类相同的混凝土，原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货时，应保证各预拌混凝土厂所用主要材料及配合比相同，制备工艺条件基本相同。
2.施工者要事先制定好关于混凝土制备的技术操作规程和质量控制措施。
3.4.3混凝土的运输
1.运输混凝土时，应能保持混凝土拌和物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送容器应不漏浆，内壁关滑平整，具有防晒、防风、防雨雪、防寒设施，并宜快速运输。运送频率，应保证混凝土施工的连续性。
3.4.4混凝土的浇筑
1.为了获得匀质密实的混凝土，浇筑时要考虑结构的浇筑区域、构件类别、钢
筋配置状况以及混凝土拌和物的品质，选用适当机具与浇筑方法。
2.浇筑之前要检查模板及其支架、钢筋及保护层厚度、预埋件等的部位、尺寸，
确认正确无误后，方可进行浇筑。同时，还应检查对浇筑混凝土有无障碍，必要时予以修正。
3.制定施工方案时应考虑工程情况和实际工作能力，使各环节的施工能力应与混凝土的一次浇筑量相适应，必要时混凝土的连续浇筑。
4.对现场浇筑的混凝土要进行监控，运抵现场的混凝土坍落不能满足施工要求时，可采取经实验确认的可靠方法调整坍落度，严禁随意加水。在降雨雪时不宜在露天浇筑混凝土。
5.浇筑墙、柱等较高构件时，一次浇筑高度以混凝土不离析为准，一般每层不超过500m，捣平后再浇筑上层，浇筑时要注意振捣到位时混凝土充满端头角落。
6.当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时，先浇筑墙、柱，待混凝土沉实后，再浇筑梁和楼板。当楼板与梁一起浇筑时，先浇筑梁，再浇筑楼板。
7.浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
8.浇筑的混凝土要充填到钢筋、埋设物周围及模板内各角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振，更不得用振捣器拖赶混凝土。
9.分层浇筑混凝土时，要注意使上下层混凝土一体化。应在下一层混凝土出凝前将上一层混凝土浇筑完毕。在浇筑上层混凝土时，须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。
10.由于混凝土的泌水、骨料下沉，移产生塑性收缩裂缝，此时应对混凝土表面进行压实抹光;在浇筑混凝土时，如遇高温、太阳暴晒、大风天气，浇筑后应立即用塑料膜覆盖，避免发生混凝土表面硬结。
11.对大体积混凝土，应控制浇筑后的混凝土内部最高温度及其与表面的温差、混凝土表面与环境的温差，内部最高温度一般不高于70℃，内外温差不超过25℃，混凝土表面与环境差不超过15℃。
13.板类混凝土面层浇筑完毕后，应在初凝前进行二次抹压。
15.施工缝初浇筑混凝土前，应将接茬处剔凿干净，浇水湿润，并在接茬处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂，保证施工缝结合良好。
3.4.5混凝土的养护
1.养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，必须充分重视，并制定养护方案，派专人养护工作。
2.混凝土浇注完毕，在混凝土凝结后即须进行妥善的保温、保湿养护，尽量避免急剧变化、振动以及外力的扰动。
3.浇筑后采用覆盖、晒水、喷雾或用薄膜保湿等养护措施;保温、保湿养护时间，对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d;对掺用缓凝型外加剂或抗渗要求的混凝土，不得少于14d。
4.底版和楼板等平面结构构件，混凝土浇筑收浆和抹压后，用塑料薄膜覆盖，防止表面水份蒸发，混凝土硬化至可上人时，可揭去塑料薄膜，铺上麻袋或草帘，用水浇透，有条件时尽量蓄水养护。
5.截面较大的柱子，宜用湿麻袋围裹喷水养护，或用塑料膜围裹自生养护，也可涂刷养护液。
6.墙体混凝土浇筑完毕，混凝土达到一定强度(1-3d)后，必须时应及时松动两侧模板，离缝约3-5mm,在墙体顶部架设淋水管，喷淋养护。拆除模板后，应在墙两侧挂麻袋或草帘等覆盖物，避免阳光直照墙面，连续喷水养护时间符合5.6.3条规定;地下室外墙宜尽早回填土。
7.冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。保温材料的厚度应经热工计算确定。
8.当混凝土外加剂对养护有特殊要求时，应严格按其要求进行养护。
3.5管理方面
应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度，避免在混凝土施工中过分抢修工期，监督混凝土施工中制定的各项技术措施，必须严格执行。不应当预先指定设计及施工方法，设计图纸上不应指定施工单位采用尚不成熟的外加剂。施工过程中及验收后发现有少量的裂缝，应当采取化学灌浆方法和封闭方法加以处理，轻微的收缩裂缝不应作为“事故”处理，不应降低工程质量标准，采取适当措施以确保结构物的正常耐久使用，完全满足设计要求。除非承载力严重不足，不要轻易打掉重建，耗费巨资补强加固。注意到同一设计单位设计，同一材料供应单位，同一施工单位施工，在相同环境中，裂缝程度却完全不同，这是常遇到的现象，其要害是“非均质性”，裂缝控制的作用效应及抗力都是高度离散性和随机性的问题。
3.6环境方面
注意施工的季节，环境的温湿度及气象变化对混凝土变形性能的影响，严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系，应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土，中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。注意暴雨中不能浇灌混凝土。
第四章混凝土裂缝的处理方法
4.1混凝土裂缝的处理方法
4.1.1.表面处理法
表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏
4.1.2填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于
0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。
4.1.3灌浆法
此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备(压力
0.2~0.4Mpa)将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。
4.1.4.结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验;钻心取样试验;压水试验;压气试验等。
4.1.5混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
4.1.6电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。
4.1.7仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
第五章结论
5.1混凝土裂缝产生原因
混凝土裂缝产生的原因主要有：设计方面存在断面突变、施加预应力不当、钢筋配置过少或过粗、未充分考虑混凝土构件的收缩变形、混凝土等级过高、菏载收缩的原因。材料选择方面存在粗细集料含泥量过大、骨料粒径太细、混凝土外加剂和掺和料选择不当、水泥品种原因、水泥等级及混凝土强度等级的原因。混凝土配合比设计方面存在水泥等级或品种选用不当、水灰比过大、水泥用量越大和用水量越高、砂率和水灰比选择不当、混凝土膨胀剂掺量选择不当。施工及现场养护方面主要有混凝土振捣或插入不当、拌和不均匀、连续浇筑时间过长、现场养护措施不到位、现场模板拆除和预应力张拉不当等原因。
5.2混凝土裂缝的控制措施
混凝土裂缝的控制措施主要有：设计方面从设计中的抗与放相结合，避免结构断面突变带来应力集中、采用补偿收缩混凝土技术、重视构造钢筋等控制措施。材料选择从选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级和级配优良的砂、石原材料，积极采用掺合料和混凝土外加剂等控制措施。混凝土配合比设计从干缩率、坍落度、用水量、水泥用量、水胶比、砂率的配制，采用引气剂或引气减水剂等控制措施。施工方面从模板的安装及拆除，混凝土的制备、运输、浇筑和养护等进行控制。管理方面应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度。并且在环境方面应注意施工的季节，环境的温湿度，严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系。
5.3混凝土裂缝的处理方法
一、桥梁混凝土裂缝的类型及成因
1. 收缩裂缝。
由于水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积要小, 使混凝土凝固时产生收缩, 称为化学收缩或凝缩;混凝土在硬化进程中伴随水分的蒸发, 体积逐渐减小称为干缩, 化学收缩和干缩合称为收缩。另外, 由于混凝土干燥进程是由表面逐渐扩展到内部的, 在混凝土内部体现为含水梯度的变化, 因此, 表面收缩大、内部收缩小的不匀称收缩会导致表面混凝土承担拉力, 内部混凝土承担压力, 当表面混凝土所承受拉力超出其抗拉强度时就会出现收缩裂缝。
2. 温度裂缝。
混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气和周围温度、电弧焊接等因素影响, 会产生冷热变化, 出现收缩和膨胀, 在其内部产生温度应力, 当温度应力超出混凝土强度时出现的裂缝称为温度裂缝。因为混凝土是热的不良导体, 初期水化产生的大量热量难以蒸发, 浇筑大体积混凝土后, 内部温度高于外部, 这使内部混凝土出现明显的体积膨胀, 而外部混凝土却因气温降低而冷却收缩。这种内部膨张和外部收缩的相互作用, 使混凝土容易产生温度裂缝。蒸气养护和冬季施工时倘若决策不当, 混凝土骤冷骤热, 内外温度不均也会出现温度裂缝。在新旧混凝土接头处, 沿接缝面垂直方向常因水化热因素出现温度裂缝。当构件较长且两端稳固时, 由于周围温度变化会使构件出现附加温度应力, 此附加应力和原有内力合力超出混凝土强度时会出现破坏裂缝。
3. 荷载作用下产生的裂缝。
(1) 弯曲裂缝。在混凝土梁上加弯矩时会出现弯曲裂缝, 对受弯构件和压弯构件来说, 弯曲裂缝最先表现在弯矩最大截面混凝土受拉区。梁板构成的正弯矩裂缝一般位于跨中, 从底部开始向上延展, 负弯矩裂缝在连续或悬臂梁板支座附近, 自上向下延展。随着荷载增大, 裂缝宽度加大, 长度加深, 缝数也增多, 裂缝区域日益向两侧延展。
(2) 剪切裂缝。剪切裂缝也称斜裂缝, 最先出现在剪应力最大位置。对受弯构件和压弯构件来说, 裂缝通常出现在支座附近。伴随荷载加大, 裂缝长度将不断增加并向受压区延展, 裂缝缝数不断增多且开岔, 裂缝区也日益向跨中方向拓宽, 因此, 剪切裂缝一旦产生就必须强化察看。若裂缝延展缓慢且限制在受拉区, 裂缝宽度在限值内是可以允许的;但若裂缝不断延展或裂缝已趋近受压区, 则不管裂缝宽度和长度怎样均需及时进行必要的稳固处理。
(3) 断开裂缝。钢筋混凝土构件受拉时, 介入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在承载作用下出现的裂缝都沿正截面裂开。受拉构件在内力较小时, 混凝土和钢筋均匀承受拉力, 伴随内力加大, 混凝土内拉应力逐渐达到其受拉极限, 混凝土出现裂缝。随着荷载继续加大, 钢筋应力达到屈服极限, 钢筋伸长率增加, 裂缝变宽, 超出设计规范允许的宽度, 这时构件将被破坏。
(4) 钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土品质差、维护层厚度不够或被碳化使钢筋四周混凝土碱度减少等, 都会破坏钢筋表面的氧化膜, 进而产生锈蚀反应。锈蚀物氢氧化铁体积会比原来增加约2~4倍, 进而对四周混凝土施加膨胀应力, 致使维护层混凝土开裂、剥离, 钢筋沿纵向出现裂缝。钢筋锈蚀会使钢筋有效断面缩减, 钢筋和混凝土的咬合力变弱, 造成构件承载力减弱, 从而产生裂缝。而其他裂缝的出现又会加大钢筋锈蚀程度, 最终导致构件损坏。要预防钢筋锈蚀, 关键要保证其有充足的维护层厚度;施工时要选择合适的混凝土水灰比, 还要加大振捣, 以确保混凝土的密实性, 并且要严格控制含氯盐外加剂用量, 对沿海地区或有其他强腐蚀性的空气、地下水地区特别要慎用含氯盐外加剂。
二、混凝土桥梁裂缝的修补方法
1. 表面封闭修补法。
一般在混凝土表层沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜, 在裂缝宽度有可能变化时, 可涂抹具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多并且密集或者混凝土老化、砂浆离析的组成物上也应涂抹保护膜。
2. 凿深槽嵌补法。
先沿裂缝敲出一条深槽, 槽形依据裂缝方位和填补材质而定, 之后在槽内嵌补各种黏结材质, 如环氧砂浆、沥青、甲凝等。
3. 表面喷浆法。
在经凿毛处理的裂缝表层喷射一层紧密且强度高的水泥砂浆维护层密封裂缝。依据裂缝部位、性质和修补需要与要件的不同, 可采取无筋素喷浆或挂网喷浆综合凿槽嵌补等修补方法。
4. 打箍加固封闭法。
当钢筋混凝土发生主应力裂缝时, 可采取在裂缝处加箍使裂缝封闭的办法。箍需用扁钢焊成或圆钢做成, 可以直箍也可以斜箍, 其方向需与裂缝方向垂直。箍和梁上下面接触处可以以角钢或钢板加垫。角钢或钢板面积和箍横截面积, 按修补加固位置主应力的大小、箍安全应力和混凝土抗压强度计算确认。
5. 粘贴钢板法。
将整个钢板粘贴在待修补的裂缝部位, 让其与原有混凝土成为一体, 进而提升其对活载的抵抗力。使用的粘贴钢板厚度一般在4.5~6 mm, 而混凝土与钢板的黏结剂通常采用环氧基液黏结剂。
6. 注入法粘贴钢板。
在混凝土表层和钢板之间加垫块让两者之间有一定空隙, 用环氧树脂胶泥密封四周, 之后注入环氧树脂, 同时排出空隙中的空气。由于从一方注入环氧树脂容易残留气泡, 因而, 施工时通常用木槌随时敲打钢板以保证灌实。这种施工法虽然费时, 但即便混凝土表层不平整也能进行施工。
三、结论
1 裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因, 主要是温度和湿度的变化, 混凝土的脆性和不均匀性, 以及结构不合理, 原材料不合格 (如碱骨料反应) , 模板变形, 基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升, 在表面引起拉应力。后期在降温过程中, 由于受到基础或老混凝上的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度, 往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力, 因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2 温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段:1) 早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束, 一般约30天。这个阶段的两个特征, 一是水泥放出大量的水化热, 二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化, 这一时期在混凝土内形成残余应力。2) 中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止, 这个时期中, 温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起, 这些应力与早期形成的残余应力相叠加, 在此期间混凝上的弹性模量变化不大。3) 晚期:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起, 这些应力与前两种的残余应力相迭加。
根据温度应力引起的原因可分为两类:1) 自生应力:边界上没有任何约束或完全静止的结构, 如果内部温度是非线性分布的, 由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如, 桥梁墩身, 结构尺寸相对较大, 混凝土冷却时表面温度低, 内部温度高, 在表面出现拉应力, 在中间出现压应力。2) 约束应力:结构的全部或部分边界受到外界的约束, 不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。
3 温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下:
1) 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土, 掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;
2) 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;
3) 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热;
4) 在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温;
6) 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构, 在寒冷季节采取保温措施。
此外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要, 应特别注意避免产生贯穿裂缝, 出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
为保证混凝土工程质量, 防止开裂, 提高混凝土的耐久性, 正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂, 笔者在实践中总结出其主要作用为:
1) 混凝土中存在大量毛细孔道, 水蒸发后毛细管中产生毛细管张力, 使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力, 但会使混凝土强度降低。表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
2) 水灰比是影响混凝土收缩的重要因素, 使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
3) 水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素, 掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量, 其体积用增加骨料用量来补充。
4) 减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度, 减少混凝土泌水, 减少沉缩变形。
5) 提高水泥浆与骨料的粘结力, 提高的混凝土抗裂性能。
6) 混凝土在收缩时受到约束产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度, 大幅提高混凝土的抗裂性能。
7) 掺加外加剂可使混凝土密实性好, 可有效地提高混凝土的抗碳化性, 减少碳化收缩。
9) 掺外加剂混凝土和易性好, 表面易摸平, 形成微膜, 减少水分蒸发, 减少干燥收缩。
许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能, 我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究, 比单纯的靠改善外部条件, 可能会更加简捷、经济。
4 混凝土的早期养护
实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝, 其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。
从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求:
1) 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度, 防止表面裂缝。
2) 防止混凝土超冷, 应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。
3) 防止老混凝土过冷, 以减少新老混凝土间的约束。
混凝土的早期养护, 主要目的在于保持适宜的温湿条件, 以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。
适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失, 从而推迟或防碍水泥的水化, 表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 在施工中应切实重视起来。
摘要：混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天, 混凝土的裂缝较为普遍, 尽管我们在施工中采取各种措施, 小心谨慎, 但裂缝仍然时有出现。究其原因, 我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。