一、前言

鋼筋砼構(gòu)造呈現(xiàn)裂痕是不可防止的，在保證構(gòu)造平安和耐久性的前提下，裂痕是人們可承受的資料特征。近十多年來，隨著鋼筋砼構(gòu)造的長大化和復(fù)雜化，以及商品砼的大量推行和砼強度等級的進(jìn)步，構(gòu)造裂痕呈現(xiàn)機(jī)率大大增加，有些已危及構(gòu)造的平安性和耐久性，有的公開工程裂滲已影響其運用功用。建立部對此非常注重，召開屢次學(xué)術(shù)研討會，工程界各方專家提出許多技術(shù)措施，以為控制裂痕是個系統(tǒng)工程。針對公開工程裂滲比擬普遍的現(xiàn)象，我國研制許多新型防水資料，建立部提出今后主要開發(fā)應(yīng)用環(huán)保型的中、高檔防水資料，剛?cè)岱蛛x，全面進(jìn)步我國防水工程的質(zhì)量和耐久性。

二、構(gòu)造裂痕產(chǎn)生的緣由

構(gòu)造裂痕產(chǎn)生的緣由很復(fù)雜，依據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查材料，惹起裂痕有兩大類緣由，一種由外荷載（如靜、動荷載）的直接應(yīng)力和構(gòu)造次應(yīng)力惹起的裂痕，其機(jī)率約20%；一種是構(gòu)造因溫度、收縮、收縮、徐變和不平均沉降等要素由變形變化惹起的裂痕，其機(jī)率約80%。裂痕發(fā)作與資料、設(shè)計、施工和維護(hù)有關(guān)，現(xiàn)作以下剖析。

（一）資料缺陷

在變形裂痕中收縮裂痕占有80%的比例，從砼的性質(zhì)來說大約有：

1．枯燥收縮

研討標(biāo)明，水泥加水后變成水泥硬化體，其絕對體積減小。每100克水泥水化后的化學(xué)減縮值為7～9ml，如砼水泥用量為350kg/m3，則構(gòu)成孔縫體積約25～30L/m3之巨。這是砼抗拉強度低和極限拉伸變形小的基本緣由。研討標(biāo)明，每100克水泥漿體可蒸發(fā)水約6ml，如砼水泥用量為350kg/m3，當(dāng)砼在枯燥條件下，則蒸發(fā)水量達(dá)21L/m3。毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砼產(chǎn)生“毛細(xì)收縮”。由此惹起水泥砂漿的干縮值為0.1～0.2%；砼的干縮值為0.04～0.06%。而砼的極限拉伸值只要0.01～0.02%，故易惹起干縮裂痕。

2．溫差收縮

水泥水化是個放熱過程，其水化熱為165～250焦?fàn)?克，隨砼水泥用量進(jìn)步，其絕熱溫升可達(dá)50～80℃。研討標(biāo)明，當(dāng)砼內(nèi)外溫差10℃時，產(chǎn)生的冷縮值εc=△T/α=10/110-5=0.01%，如溫差為20～30℃時，其冷縮值為0.02～0.03％，當(dāng)其大于砼的極限拉伸值時，則惹起構(gòu)造開裂。

3．塑性收縮

砼初凝之前呈現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā)，惹起失水收縮，此時骨料與水泥之間也產(chǎn)生不平均的沉縮變形，它發(fā)作在砼終凝之前的塑性階段，故稱為塑性收縮。其收縮量可達(dá)1％左右。在砼外表上，特別在抹壓不及時和養(yǎng)護(hù)不良的部位呈現(xiàn)龜裂，寬度達(dá)1～2mm，屬外表裂痕。水灰比過大，水泥用量大，外加劑保水性差，粗骨料少，振搗不良，環(huán)境溫度高，外表失水大等都能招致砼塑性收縮而發(fā)作外表開裂現(xiàn)象。

4．自生收縮

密封的砼內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的停頓而降低，稱為自枯燥。自枯燥形成毛細(xì)孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓，因此惹起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼（OPC）由于毛細(xì)孔隙中儲存大量水分，自枯燥惹起的收縮壓力較小，所以自生收縮值較低而不被留意。但是，低水灰比的高性能砼（HPC）則不同，早期強度較高會使自在水耗費較快，以致使孔體系中的相對濕度低于80%。而HPC構(gòu)造致密，外界水泥很難滲入補充，在這種條件下開端產(chǎn)生自干收縮。研討標(biāo)明，齡期2個月水膠比為0.4的HPC，自干收縮率為0.01%，水膠比為0.3的HPC，自干收縮率為0.02%。HPC的總收縮中干縮和自收縮簡直相等，水膠比越小自收縮所占比例越大。由此可知，HPC的收縮性與OPC完整不同，OPC以干縮為主，而HPC以自干收縮為主。問題的關(guān)鍵是：HPC自收縮過程開端于水化速率處于高潮階段的頭幾天，濕度梯度首先引發(fā)外表裂痕，隨后引發(fā)內(nèi)部微裂痕，若砼變形遭到約束，則進(jìn)一步產(chǎn)生收縮裂痕。這是高標(biāo)號砼容易開裂的主要緣由之一。

5．減水劑的影響

人們發(fā)現(xiàn)，自八十年代中期推行商品（泵送）砼以來，構(gòu)造裂痕普遍增加，這是為什么呢？除了與砼的水泥用量和砂率進(jìn)步有關(guān)外，人們無視了減水劑惹起的負(fù)面影響。例如過去干硬性及預(yù)制砼的收縮變形約為4～6×10-4，而如今泵送砼收縮變形約為6～8×10－4，使得砼裂痕控制的技術(shù)難度大大增加。研討標(biāo)明，在砼配合比相同狀況下，摻入減水劑的坍落度可增加100～150mm，但是它與基準(zhǔn)砼的收縮值相比，卻增加120～130%（見圖1）。所以，在《砼減水劑》標(biāo)準(zhǔn)GB138076-97中規(guī)則摻減水劑的砼與基準(zhǔn)砼的收縮比≤135%。研討標(biāo)明，摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的，普通是：木鈣減水劑>萘磺酸鹽減水劑>三聚氰胺減水劑>氨基磺酸減水劑>聚減水劑。這闡明商品砼澆筑的構(gòu)造開裂機(jī)率大與減水劑帶來負(fù)面影響有關(guān)。其機(jī)理尚不分明。

以上是從水泥砼物理化學(xué)特性剖析其各種收縮現(xiàn)象，早期塑性收縮會招致構(gòu)造呈現(xiàn)外表裂痕，砼進(jìn)入硬化階段后，砼水化熱使構(gòu)造產(chǎn)生溫差收縮和枯燥收縮（包括自干收縮），這是誘發(fā)裂痕的主要緣由。近十年大量運用商品砼開裂增加，除與雙方砼水泥和摻合料用量增加外，減水劑增加砼收縮值變形的負(fù)面影響也是一個重要要素。

6．砼后期收縮呈現(xiàn)裂痕，主要是：

（1）水泥中游離CaO過高，Ca(OH)2體積收縮所致；

（2）水泥中MgO過高，Mg(OH)2體積收縮所致；

（3）水泥和外加劑堿含量過高，與集料中活性硅等發(fā)作堿-集料反響所致；

（4）有害離子Cl-、SO4=、Mg++等侵入砼內(nèi)部，招致鋼筋銹蝕或構(gòu)成二次鈣礬石收縮毀壞所致。

7．構(gòu)造物在恣意內(nèi)應(yīng)力作用下，除霎時彈性變形外，其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。砼拉徐變時對立裂有利，普通能夠進(jìn)步鋼筋砼極限拉伸值50％左右。而砼壓徐變很小，普通把收縮變形與徐變變形的一并加以思索。砼收縮經(jīng)歷公式很多，但是，實踐工程所處條件變化較多。普通采用如下恣意時間砼收縮計算公式。

εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn

式中M1.M2……Mn－為水泥種類、骨料，水灰比、溫度、養(yǎng)護(hù)和不同配筋率等修正系數(shù)。

其中不同配筋率的修正系數(shù)見表1。也即限制收縮與自在收縮之比，隨配筋率進(jìn)步而減小。

表１

配筋率（％） 0.000.150.200.250.300.400.50

修正系數(shù)Ｍ 1.000.680.610.550.500.430.40

（二）設(shè)計問題

鋼筋砼構(gòu)造是由砼和鋼筋共同承當(dāng)極限狀態(tài)的承載力，構(gòu)造設(shè)計師依據(jù)地基狀況，靜、動荷載、環(huán)境要素、構(gòu)造耐久性等控制荷載裂痕。這里不作討論。從國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，對構(gòu)造變形作用惹起的裂痕問題，客觀上存在兩類學(xué)派：

第一類，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則很靈敏，沒有驗算裂痕的明白規(guī)則，設(shè)計辦法留給設(shè)計人員自在處置。根本上采取“裂了就堵、堵不住就排”的實踐處置手法。

第二類，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有明白規(guī)則，關(guān)于荷載裂痕有計算公式并有嚴(yán)厲的允許寬度限制。關(guān)于變形裂痕沒有計算規(guī)則，只按標(biāo)準(zhǔn)留伸縮縫，即留縫就不裂的設(shè)計準(zhǔn)繩。

大量工程理論證明，留縫與否，并不是決議構(gòu)造變形開裂與否的獨一條件，留縫不一定不裂，不留縫不一定裂，能否開裂與許多要素有關(guān)。我們以為，控制裂痕應(yīng)該防患于已然，首先盡量預(yù)防有害裂痕，重點在防。我國構(gòu)造工程向長大化、復(fù)雜化開展，砼設(shè)計強度等級向C40～C60開展，設(shè)計師多注重構(gòu)造平安，而對變形裂痕控制思索不周，這也是構(gòu)造裂痕發(fā)作增加的緣由之一。

（三）施工管理問題

砼配合比設(shè)計能否科學(xué)合理，水泥與外加劑能否相順應(yīng)，砂石級配及其含泥量能否契合標(biāo)準(zhǔn)請求，砼坍落度控制能否合理，這些都影響到砼的質(zhì)量及其收縮變形。

砼澆筑震搗不平均密實，施工縫和細(xì)部處置馬虎，會帶來構(gòu)造開裂的后患；過震則使浮漿過厚，抹壓又不及時，則砼外表呈現(xiàn)塑性裂痕，非常難看。

邊墻拆摸板過早（1～3d），砼水化熱正處于頂峰，內(nèi)外溫差最大；砼易“感冒”開裂。

砼養(yǎng)護(hù)非常重要，但許多施工單位無視這一環(huán)節(jié)，特別是墻體和柱梁的保溫保濕養(yǎng)護(hù)不到位，容易產(chǎn)生收縮裂痕。某些露天構(gòu)筑物雖然當(dāng)?shù)貪穸群艽�，但由于吹風(fēng)影響，加速了砼水分蒸發(fā)速度，亦即增加干縮速度，容易惹起早期外表裂痕，風(fēng)速對水分蒸發(fā)速度的影響見表2。這或許是夏季比秋冬季，南方比北方呈現(xiàn)構(gòu)造裂痕較多的緣由。

從已建工程調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，底板養(yǎng)護(hù)較好，呈現(xiàn)裂痕概率較低，而底板上外墻裂痕概率很高約占80％，這與保溫保濕養(yǎng)護(hù)缺乏有很大關(guān)系。

除上述技術(shù)要素外，施工管理不嚴(yán)，趕進(jìn)度，偷工減料，工人素質(zhì)差，施工馬虎等也是形成構(gòu)造裂痕的人為要素。

（四）對維護(hù)缺乏認(rèn)識

我們發(fā)現(xiàn)不少構(gòu)造是在澆筑完3～6個月，以至在1～2年內(nèi)呈現(xiàn)裂痕。除荷載問題外，主要是環(huán)境溫度微風(fēng)速惹起的收縮變形所致。有些公開室不及時復(fù)土；上部構(gòu)造不及時做好封鎖；出入口長期敞開，屋面防水層毀壞不及時修補等。這些與施工和業(yè)主對構(gòu)造維護(hù)缺乏認(rèn)識有關(guān)。鋼筋砼構(gòu)造與其他物件一樣都存在“熱脹冷縮”的特征，特別超長構(gòu)造更為明顯，所以，應(yīng)注重已澆構(gòu)造的保溫保濕維護(hù)工作。

三、有害裂痕與無害裂痕

裂痕按其外形分為外表的、貫串的、縱向的和橫向的等等。裂痕外形與構(gòu)造受力狀態(tài)有直接關(guān)系。裂痕分為愈合、閉合、運動、穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的等。例如寬度0.1～0.2mm裂痕，開端有些滲漏，水經(jīng)過裂痕同水泥分離，構(gòu)成氫氧化鈣和C-S-H凝膠，經(jīng)一段時間裂痕自愈不滲了。有的裂痕在壓應(yīng)力作用下閉合了。有的裂痕在周期性溫差和周期性重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生周期性的擴(kuò)展和閉合，稱為裂痕的運動，但這是穩(wěn)定的運動。有些裂痕產(chǎn)生不穩(wěn)定的擴(kuò)展，視其擴(kuò)展部位，應(yīng)思索加固措施。

依據(jù)國內(nèi)外設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)實驗材料，砼最大裂痕寬度的控制規(guī)范大致如下：

無腐蝕介質(zhì)無防滲請求，0.3～0.4mm。

細(xì)微腐蝕，無防滲請求，0.2～0.3mm。

嚴(yán)重腐蝕，有防滲請求，0.1～0.2mm。

判別裂痕有害還是無害，首先視它能否有害構(gòu)造平安和耐久性，其次能否影響運用功用（如防水，防潮）。例如公開和水工工程，小于0.1～0.2mm裂痕視為無害裂痕，作簡單外表封鎖即可，再作柔性防水層就更保險了。樓面裂痕0.3～0.4mm，對構(gòu)造是平安，視為無害裂痕，可不作處置。關(guān)于受力的梁、柱，觸及構(gòu)造平安，裂痕要妥當(dāng)處置。

既然變形裂痕普通不影響承載力，但它防水問題就值得研討了，依據(jù)工程調(diào)查，由裂痕惹起的各種不利結(jié)果中，滲漏水占60％。水分子的直徑約0.310-6mm，可穿過任何肉眼可見的裂痕，從理論上講防水構(gòu)造物是不允許裂痕的，但實踐狀況不是這樣，工程理論標(biāo)明，裂痕寬0.2mm，開端漏水量5L/h，一年后只要10mL/h，這闡明裂痕逐步自愈。當(dāng)然，對有滲水裂痕要及時處置，這并不是難題。

工程理論標(biāo)明，構(gòu)造裂痕的發(fā)作的緣由很復(fù)雜，也是不可防止的。如對建筑物抗裂請求過嚴(yán)，必將付出宏大的的請求應(yīng)是將其有害水平控制在允許范圍內(nèi)。這些關(guān)于裂痕的預(yù)測、預(yù)防和處置工作，統(tǒng)稱之為“建筑物的裂痕控制”。我國科技界和工程界正在不時探究，有許多勝利經(jīng)歷值得自創(chuàng)。