混凝土裂缝产生的主要原因

混凝土裂缝产生的主要原因混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算机假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由温度，收缩，膨胀，不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。当混凝土结构物产生变形时，在结构的内部，结构与结构之间，都会受到相互影响，相互制约，这种现象称为约束。当混凝土结构截面较时，其内部温度与湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，这样的约束称为外约束；当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。外约束又可分为自由体，全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是因温差和收缩而产生的。建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由于形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力吵过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界标间的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强度混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%，水胶比为0.25~0.40，改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来了许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩，温度收缩，塑形收缩，化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考:塑形收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干燥收缩裂纹初现在接近1年龄期内。干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。塑形收缩：塑形收缩发生在混凝土硬化前的塑形阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑形收缩比普通混凝土更容易产生。自收缩：密闭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，因为引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%，而高强度混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和总收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温度速率也较大，一般可达35~40℃，加上初始温度可使最高温度超过70~80℃一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相对收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量小，所以抗裂性能差。根据宁夏回族自治区银川市兴庆区建设工程质量监督站于二〇一三年十月八日发布的《住宅工程质量通病防治与控制》建议:1.现浇板钢筋混凝土现浇楼板的设计厚度双向板应≥L/40、单向板应≥L/30(L为板的短向跨度)，且不宜小于120mm，厨房、浴厕、阳台板不应小于100mm。楼板厚度≥160mm时，跨中上部钢筋应将支座1/2负筋面积拉通，或另设Φ8@200mm钢筋网并与支座负筋搭接。对于过长的单向板，设计师应进行抗裂验算，合理确定加密分布进的配置。平面横向尺寸变化大的开间、大小房间尺寸悬殊的小板、不带地下室的建筑物一层顶、屋面及建筑物结构单元两端第一开间及跨度大于4.2m的现浇混凝土板应设置双层双向钢筋，其他开间宜设置双层双向钢筋，钢筋直径不应小于8mm，间距不宜大于100mm。外墙阳角处应设置放射形钢筋，钢筋的数量规格不应少于7Φ10，长度应大于板跨的1/3，且不得小于1.2m。室外悬臂板挑出长度L≥400mm、宽度B≥3000mm时，应配抗裂分布钢筋，直径不应小于6mm，间距不应大于200mm。2.配置抗温度收缩钢筋的部位(1)当房屋平面有较大凹凸时或在现浇板的板宽急剧变化处、大开洞削弱处等易引起收缩应力集中处，如在凹角处的楼板；(2)房屋两端阳角处及山墙处的楼板；(3)房屋南面外墙设置大面积玻璃窗时，与南向外墙相邻的楼板；(4)房屋顶层的屋面板；(5)与周围梁、柱、墙等构件整浇且受约束较强的楼板；(6)悬吊于梁下的外墙混凝土装饰板。3.管线布置管线应尽量布置在梁内，当楼板内需埋置管线时，现浇板的设计厚度不宜小于100mm，管线必须布置在上下钢筋网片之间，且不宜立体交叉穿越，确需立体交叉的不应超过二层管线。线管在敷设时交叉步线处可采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形公布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的混凝土浇筑顺利且振捣密实。当两根以上管并行时，沿管方向应增加Φ4@100宽600mm的钢筋网片，做到在应力集中部位有双层布筋。4.其他模板支撑系统必须经过计算，除满足强度要求外，还必须有足够的刚度和稳定性。主次梁间附加筋的设置除应满足计算外，尚应明确如何识别主次梁，以避免施工出错。混凝土梁腰筋应在满足规范要求的基础上宜适当加强。5.材料宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥；对大体积混凝土，宜采用中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥。对防裂抗渗要求较高的混凝土，所用水泥的铝钙含量不宜大于8%。使用时水泥的温度不宜超过60℃。进场时应对其品种、级别、包装或批次、出厂日期和进场的数量等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验。普通强度等级的混凝土水泥用量宜为270kg/m3，高强混凝土水泥用量不宜大于550ks/m3。对于现浇板混凝土胶凝材料最少用量不应低于300kg/m3，其中水泥用量不应低于220kg/m3。6.骨料严格控制砂、石的含泥量，砂的含泥量不得超过3%，石子的含泥量不得超过1%，使用前必须按规定进行检验。伴制混凝土宜采用中、粗砂，不应采用粉砂和细砂。预拌混凝土中应控制中砂率和粗骨料（石子）的用量，混凝土的砂率宜控制在40%以内，每立方粗骨料的用量不少于1000kg。7.矿物掺合料应根据试验确定矿物掺合料的摻量。粉煤灰必须符合国家Ⅱ级灰的标准，摻量不宜超过水泥用量的15%；矿渣粉摻量不宜超过水泥用量的30%；沸石粉不宜超过水泥用量的10%。掺合料的总量不应大于水泥用量的30%。8.外加剂选用外加剂时，应根据工程具体情况先做水泥适应性及实际效果试验。应采用减水率高、分散性能好、对混凝土收缩影响较小的外加剂，其减水率不应低于12%。9.水应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定，当使用混凝土搅拌站中的回收水是，应经过沉淀，去除砂石、泥浆澄清后方可使用。现浇楼板混凝土单方用水量应≤180kg/m3。10.坍落度采用预拌混凝土，其质量指标应在合同条款中明确，施工时应加强现场监控力度，预拌混凝土应检查人模坍落度，取样频率同混凝土试块的取样频率，但对坍落度有怀疑时应随时检查，并作检查记录。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；楼板、屋面的混凝土坍落度宜小于120mm；高层建筑混凝土楼板坍落度根据泵送高度宜控制在小于180mm，多层及高层建筑底部的混凝土坍落度宜控制在小于150mm。11.配合比预拌混凝土的生产应在材料、外加剂、配合比设计等方面采取有效措施，以减小混凝土的收缩。混凝土配合比应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55规定，根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性能等进行配合比设计。混凝土供应商提出的混凝土性能指标和相关生产技术资料应当齐全。预拌混凝土配合比应根据砂石的含水率进行调整。水胶比应尽量采用较小的水胶比，混凝土水胶比不宜大于0.6。预拌混凝土现浇楼板中可采用添加纤维措施增加混凝土的抗拉强度，控制混凝土的裂缝。