探讨混凝土裂缝的防治措施
摘要：墙体裂缝是一种常见的建筑工程质量通病，它不仅影响建筑物的美观和使用功能要求，还会破坏墙体的整体性，影响结构安全，甚至会降低结构的耐久性。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题, 使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。因此，应该采取措施，减少和防止裂缝的发生。寻求控制墙体裂缝的方法，提出相关预防和控制措施，具有十分重要的理论价值和实践意义。本文就混凝土裂缝的种类、成因、防治措施及处理方法等进行了探讨。结合实际工程建设，对框架结构填充墙裂缝、地下室混凝土墙体裂缝、砖混结构墙体裂缝、钢筋混凝土楼面裂缝、外墙保温墙面抹灰层裂缝进行了研究，指出了墙体裂缝产生的部位和特征，分析了墙体裂缝产生的原因，包括:设计、施工工艺、温度应力、混凝土干缩、地基不均匀沉降及材料自身因素等。并根据工程实践，从设计和施工方面介绍了防治裂缝的有效措施，总结了裂缝的鉴定方法及裂缝的修复方法。对确保工程质量，防止通病的发生具有一定的现实意义。最后对墙体裂缝进行了总结。
关键词:建筑物;混凝土;墙体裂缝;原因分析;防治措施
1.混凝土裂缝的成因
裂缝产生的形式和种类很多, 但更多的是施工过程的各种因素组合产生的。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。
1.1.1 设计原因
1) 设计中由于构件断面突变导致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、楼面)。
1.1.2裂缝产生的主要原因
建筑物在实际使用过程中承受两大类荷载，有各种外荷载和非荷载作用(温度、收缩、不均匀沉降等)，统称广义荷载。其中静荷载、动荷载和其它荷载，称为第一类荷载;而非荷载作用，称为第二类荷载。宏观上讲，裂缝的主要成因不外乎以下三种:
(l)外荷载(如静、动荷载)作用产生的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝;
(2)外荷载作用下结构次应力引起的裂缝;
(3)由非荷载作用引起的裂缝(又称之为第二类“荷载”。如:结构由温度、收缩、膨胀及不均匀沉降等因素引起的裂缝。非荷载作用引起的裂缝的起因是结构首先要求变形，当变形得不到满足(或受到约束)时产生应力，且应力与结构的刚度大小有关，当应力超过一定数值时引起裂缝，就发生松弛。裂缝出现后变形得到满足或部分满足，同时结构刚度下降，应力某些结构，虽然材料强度不高，但有良好的韧性，抗裂性能较高，这是区别于荷载裂缝的主要特点。其次也可适应变形按普通外荷载的计算原则，从外荷载的作用、结构内力的形成，直至裂缝的出现与扩展，在荷载不变的条件下，似乎都是在同一时间瞬时发生并一次完成的，是个“一次过程”。
但在结构变形变化的条件下，从环境的变化，变形的产生，到约束力的形成，裂缝的出现与扩展等都不是在同一时间瞬时完成的，它有一个“时间过程”称之为“传递过程”，即应力累积和传递的过程，它是一个多次产生和发展的过程，这是区别于外荷载裂缝的第二个特点。当然，建筑物的裂缝也可能由于特殊的变形变化引起的，如地震引起的裂缝可以看作地基的“动态变形变化”滑坡、地基水平位移引起建筑物裂缝也是由于地基变形引起的，可能是缓慢地徐变变形，也可能是突然失稳变形。次应力引起的裂缝也是由荷载引起的，只是按常规不计算，但随着设计技术的不断发展，所谓的“常规”也在不断改进，计算逐渐做到全面合理，故可将其归到第一类，即荷载引起的裂缝中去。根据国内外的调查资料，工程实践中建筑物的裂缝原因，属于由非荷载作用(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;属于由荷载引起的约占20%左右。前述80%的裂缝也包括变形变化与荷载共同作用，但以变形变化为主引起的裂缝;在20%的裂缝中也包括变形变化与荷载共同作用，但以荷载为主所引起的裂缝。
1.1.3建筑工程中常见裂缝的分类
按照不同的分类标准，裂缝可以有很多的分类方法，一般有:
(l)按照裂缝生成原因分为:受力裂缝和非受力裂缝两大类。如:在各类直接荷载作用下，砌体产生的裂缝为受力裂缝;而因收缩、温度及湿度变化，地基不均匀沉降等引起的裂缝为非受力裂缝，又称变形裂缝。
(2)按照裂缝的危害性分为:有害裂缝和无害裂缝。
(3)按照材料、构件分类:砖砌体裂缝、砌块墙体裂缝及混凝土结构裂缝。
2砌体结构裂缝分析及处理措施
(1)砌体结构裂缝调查情况
通过对我公司90年代以来修建的部分砌体结构住宅楼的裂缝情况调查，有59栋砌体结构住宅楼存在裂缝，由于墙体裂缝，降低了房屋的整体刚度，并随之出现渗、漏水的情况，住户反应强烈，裂缝调查情况如下:59栋砌体结构的层数为四~八层，长度为2一5个单元，由于温度应力造成的裂缝有54栋，占91.53%;由于地基不均匀沉降引起的裂缝住宅有2栋，占3.39%;由于温度应力和地基不均匀沉降共同造成的裂缝住宅有3栋，占50.8%。裂缝分布情况:裂缝普遍在房屋的两端对称产生，54栋住宅楼裂缝的方向和部位基本相同或相似，整栋房屋的纵墙裂缝呈“八”字形，还有的横墙上也出现“八”字形温度裂缝，极个别房屋也有一端产生裂缝或为水平裂缝的，凡外纵墙上窗口处的裂缝，一般都通过窗洞的上下角呈对角线，裂缝基本上呈枣核状，即中间宽、两头尖细，与地基不均匀沉降裂缝存在明显的区别。
横墙裂缝的特点是墙端部裂缝严重，向中间逐渐减轻;纵墙是顶层普遍有裂缝，少数向下一层有裂缝，个别向下二层有裂缝。大多数裂缝出现在纵墙上，内纵墙裂缝的宽度、长度、深度和条数、范围均较外纵墙严重。钢筋混凝土平屋顶的墙体裂缝最为严重，双层屋面较轻，坡顶屋面最轻微。屋面保温隔热做得比较好，墙体裂缝就轻微。墙体裂缝与窗的关系很大，开窗越大，墙体裂缝现象也越严重;房端墙垛越小，则裂缝越严重。
(2)原因分析
在温度应力的作用下，砖墙剪应力和拉应力的分布，大体是房屋的中间为零，两端最大，当砌体的抗主拉应力强度小于钢筋混凝土屋盖变形产生的主拉应力时，在纵墙上部就会产生正“八”字裂缝;而圈梁底与墙体顶部的水平抗剪强度小于剪应力和主拉应力时，则在此部位出现水平裂缝。温差大、裂缝就大，如果坡顶瓦屋面保温隔热好，墙体就基本不裂，双层屋面次之。施工时的气温与一年中最高或最低气温的差值，决定建筑物温度变形的幅度。在冬期施工的砌体温差大，容易开裂。短期温差产生的应力较小，随时间的推移，应力逐渐增大，故一般裂缝在夏季高温时就明显出现。
(3)处理方法
墙体出现温度裂缝后，应加强监测，如裂缝不大，并已趋于稳定，不影响结构安全，可不作处理。对影响结构的墙体裂缝，应根据裂缝的性质和严重程度进行加固，对于上述房屋的裂缝处理，根据其情况的不同，采用了以下方法:
a)覆贴钢板网片法:沿裂缝铲除墙面抹灰层，宽度不小于300~，扫刷清洗干净。先用水泥浆填嵌缝隙，再用1:2.5水泥砂浆抹灰，随即将钢板网铺平订牢，分层用与原抹灰面层相同的材料和配合比的砂浆抹平压实。
b)嵌锚拉钢筋法:沿裂缝的水平砖缝，每隔五皮砖缝将砂浆剔除长1004~、深50~，埋入1根。6钢筋(钢筋端部加直钩，直钩伸入砖墙竖缝中)，用1:2.5水泥砂浆填嵌密实，注意:因先加固好一面，待砂浆养护9d后再处理另一面，防止扰动过多影响墙体的安全度。
c)压力灌浆法:浆液用聚合物水泥浆、化学浆液，灌注前先将裂缝内外用水泥砂浆嵌补、上下各留一个小孔，从上孔中压注浆液，当下孔流出浆液时封闭。
d)条件许可时，可采用抽砖重砌法，即在裂缝处拆除50一1000~长的砖块，采用比原设计强度高一等级的砂浆重新砌筑。
3现浇钢筋混凝土楼面裂缝原因分析及防治
随着预制空心楼面的应用逐渐减少，目前的建筑基本上都采用现浇钢筋混凝土楼面。现浇钢筋混凝土楼面对房屋的整体性、抗不均匀沉降性和结构安全性均有很大提高，但也伴随产生了一些楼面裂缝的情况，大部分裂缝表现为:表面龟裂，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。虽然，这些裂缝一般被认为对使用无多大危害，但在实际设计与施工中仍有必要对其进行有效控制，特别是避免有害裂缝的产生
3.1材料方面引起裂缝
1)水泥用量越大，含水量越高，坍落度越大，收缩越大。水泥是混凝土中的胶凝材料，它在凝结硬化过程中，体积要缩小。用量越大，收缩就越大。所以水泥用量的增多也增加了裂缝出现的机会，一般高强混凝土比中低强度混凝土收缩大。
2)砂石作骨料收缩幅度增加。骨料粒径越粗，收缩越小;骨料粒径越细，砂率越高，收缩越大;粗细骨料中含泥量越大，收缩越大。为了便于泵送混凝土，一般商品混凝土的砂率在40%以上，比普通混凝土的用砂量高;石子粒径5一25~，比普通混凝土的石子粒径要小。由于细骨料的增多，减弱了混凝土之间的粘结能力，增大了裂缝发生的机会。
3)坍落度大，水灰比大，收缩也越大。由于混凝土泵送的要求，商品混凝土的坍落度一般在10cm以上;对于高层建筑，坍落度甚至要超过20cm。水灰比每增加O‘05，强度降低10MPa，所以水灰比一般在045左右，比普通混凝土的大，造成混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发和胶凝体失水后干缩量值加大，因此产生裂缝的概率加大。
4)水泥活性越高，颗粒越细，比表面积越大，收缩越大。矿渣水泥收缩比普通水泥大，粉煤灰水泥及矾土水泥收缩较小，快硬水泥收缩较大。
5)长距离运送管理失控，《混凝土质量控制标准》(GB50164一92)中规定:混凝土搅拌机出料后到浇筑完毕的持续时间，若采用搅拌车运送，气温25OC，混凝土强度等级C20时为12Omin，混凝土强度等级C30时为90min;气温35℃，混凝土强度等级CZo时为gomin，e3o时为60min。在长距离运送(10km)途中由于堵车极易出现问题。
3.2施工因素方面
由于楼面实际厚度达不到设计厚度，使得楼面刚度减弱或过小，受力钢筋和混凝土应力过大而产生裂缝;由于保护层过厚导致楼面正负受力钢筋之间有效高度不足，钢筋应力得不到发挥而使楼面产生裂缝;由于踩踏楼面负筋下移，使得楼面支座边沿板顶产生裂缝;由于楼面混凝土实际强度等级低于设计强度从而导致混凝土受压能力不足开裂;施工单位为了赶进度，加快模板周转，楼面拆模过早，或在板上过早、过重地堆放材料，而导致楼面开裂。上述裂缝均会影响到结构的安全，一旦出现则需加固处理。但这类裂缝由于当前建筑工程监督管理的加强和监理制度的实施，笔者在检测调查中发现比过去有所减少。目前施工中以下因素造成的裂缝却比较多见:
1)施工时找平层过厚，而找平层素混凝土抗裂性差，在温度和收缩变形作用下极易产生楼面表面裂缝。
2)当前在现浇楼面中大多采用PVC管作为预埋穿线管，这种材料表面光滑，弹性较大(与混凝土线膨胀系数不一致)，直径较大，与混凝土结合差，在楼面中形成薄弱层。混凝土浇捣时，容易引起PVC管上移或下沉，使得板顶或板底保护层变薄，从而使楼面出现沿穿线管走向的裂缝，当板厚较薄时(板厚蕊90~)时往往会穿透楼面。另外，由于板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时，也会由于浇捣混凝土使板底出现裂缝。
3)在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下，由于模板的支撑变形较大，使得楼面在混凝土硬化前，产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响逐渐开展变大。
4)由于泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性，致使现浇楼盖的塑性裂缝问题较过去普通混凝土显得更加突出。施工过程中若模板松动、位移或者混凝土浇捣不密实、不均匀，漏振、过振就会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后半个小时至3个小时之间。当混凝土浇筑后3~4小时左右，如不及时覆盖养护，特别是在炎热、大风季节进行混凝土楼面施工，由于水分蒸发过快，混凝土剧烈收缩，就会造成楼面表面呈龟裂状的塑性收缩裂缝。
5)在一些施工现场，采用425#以上的水泥配制c20混凝土屡见不鲜，但却仍沿用以前的水泥标准，由于有最小水泥用量的限制，不得不采用0.6甚至0.7这样高的水灰比，致使混凝土收缩加大而产生裂缝。
6)未严格按照规范规定的混凝土养护制度进行施工。实验表明，养护14天的收缩比养护三天的混凝土收缩降低约20%，同时，环境湿度越高收缩越小。但是许多施工单位对此不够重视，往往不能严格执行规范规定，养护时间不足，养护措施不当，加上当前混凝土本身收缩量大，环境因素等原因，楼面过多地出现超出规定宽度的裂缝就不足为奇。
3.3设计方面
由于受力分析错误，结构计算错误或者疏忽而导致楼面偏薄，梁截面偏小，梁、板配筋偏少，或对楼盖荷载特别是装修荷载估计不足而导致楼面实际承载力偏小等，所导致的梁板裂缝往往是致命性的，危及结构的安全，需要加固处理。此外，由于设计原因导致产生楼面非结构性裂缝主要表现在下述几方面:
l)设计中对屋面温度应力重视不够，保温、隔热层设置不当或不足，屋面板很容易受温度影响而开裂。或者伸缩缝设置不合理，容易造成楼面因收缩应力和温度应力叠加作用下而开裂。
2)楼盖边界约束加强，但设计中未采取有效的阻裂措施，使得楼面在温度应力、收缩约束应力的作用下，在楼面中部(板面往往没有钢筋)出现垂直于长约束边的裂缝，或者在楼面边角出现450斜裂缝。这两类裂缝多属贯穿性裂缝，在工程中比较常见。
3)有些设计人员在砖混结构中采用现浇楼盖，出于建筑构造(如圈梁兼过梁)及抗震考虑有时圈梁较大(如37OInlnx240~)，墙边支座按简支假定计算，支座配筋往往采用构造配筋。6@200，而施工时楼面与圈梁常整体浇筑，致使楼面实际受力与配筋计算不一致，当楼面跨度较大时会在板顶支座边产生裂缝，有时还会在板中央和边角同时出现约束收缩裂缝。另外，设计上对房屋边角柱或构造柱对楼面受力配筋以及边界约束的影响考虑不周，因而未采取必要的配筋构造措施，致使该处切角斜裂缝往往较大。
4)对比较悬殊的不等跨连续板，有些设计人员图省事不按实际受力分析计算，仅按经验配筋往往造成中间小跨板面负筋长度不足而产生小跨板面裂缝。
4结论
本文对建筑物常见的各类裂缝进行了研究，包括:砌体结构裂缝和现浇钢筋混凝土楼面裂缝。各类裂缝的产生主要是由于变形作用引起的，文章从设计、材料及施工工艺等方面对裂缝产生的原因进行了详细阐述，对各类裂缝的影响危害程度进行了分析，总结了裂缝的鉴别方法。同时结合工程实例，对常见建筑物裂缝的处理方法作了简单介绍。
在混凝土的材料上，应精心选料、级配，同时采用双掺技术，利用混凝土后期强度等措施尽可能的降低混凝土的水化热。在改进约束条件上，应注重后浇带或应力释放带的利用。加强构造配筋、加强混凝土养护和混凝土二次振捣等技术措施都可以对裂缝的控制起到一定的作用。
