[湖南]建筑工程混凝土结构物裂缝的产生原因-secrect.doc

浅谈混凝土结构物裂缝的产生与 实际施工过程中监理控制之间的关系
（长沙华南交通工程咨询监理公司 邱帅华）

简述：本文对影响混凝土结构的裂缝产生的诸多因素作了较详细的综述，并结合施工过程中的监理控制，对防治混凝土结构出现裂缝作了阐述。
关键词：混凝土 结构 裂缝 施工 监理

引 言
在我们日常检查当中，我们会发现，无论是桥梁，还是涵洞或者是隧道，在它们的某些部位都或多或少的存在一些裂缝（裂纹），其表现为或长或短、或宽或窄、或深或浅，有的甚至贯穿整个结构物本身，威胁结构的使用安全。那么混凝土结构的裂缝是怎样产生的呢？它们产生后会给我们结构带来哪些危害？我们又应该怎样结合我们施工的实际特点来预防和处理它们呢？本文结合混凝土结构物施工中监理控制阐述了混凝土结构裂缝产生诸多原因。
一、荷载裂缝
对预制梁的移梁和存梁都有相关要求。这对避免引起预制梁出现荷载裂缝起到了指导性作用。所谓荷载裂缝，系指由自身或外界等荷载直接或间接引起结构出现裂缝。而按照引起裂缝的原因，我们可以把荷载裂缝又分为直接应力裂缝与次应力裂缝两种。如：施工过程中不了解预制结构受力的特点，随意起吊、运输、安装；不加限制地堆放施工机具、材料；擅自改变结构的施工顺序，改变结构的受力模式，等等这都是产生直接应力裂缝的主要原因。而张拉、劈裂、剪切等原因引起结构裂缝常常属于次应力裂缝。其实，在我们实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的主要原因。如，长跨预应力结构中，在锚固断面附近经常可以发现细微的裂缝；受力构件挖孔后，其孔洞周围也会发现细微的裂缝。这都是应力集中的结果。而预制梁的张拉施工以及混凝土的徐变都可以产生次应力。所以，我们在预应力混凝土施工、预应力张拉、预应力孔道压浆等施工、监理过程中务必严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）第十二章中的相关要求执行。对张拉设备、材料、工艺等要严格检查。对张拉过程要全过程旁站，发现异常现象，立即停止施工，待查找出产生异常的原因后，方可进行继续施工。对监测与检测等数据要及时记录与整理，确保监控数据的及时性与真实性。
二、温度裂缝于收缩裂缝
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）第十一章 混凝土及钢筋混凝土工程，该章中对混凝土的配制材料，浇筑时的温度、振捣和养护等有着非常明确的要求。这里，就引出了我们所要阐述的引起混凝土产生裂缝的另外两种原因：温度裂缝与收缩裂缝。
任何物质都具有热胀冷缩的性质，混凝土也不例外。当混凝土外部环境或内部温度发生变化，混凝土将有变形的趋势，若变形遭到约束或阻碍，则会在结构内部产生反力（拉应力），当该反力超过混凝土本身的抗拉强度时即会产生裂缝（这是混凝土的抗拉强度低所致）。裂缝产生，应力得到释放。大气温度的改变，水泥的水化热等都是产生温度裂缝的主要原因，其中水泥产生的水化热影响尤为突出。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。因此，我们在高标号混凝土施工中，需选择合适的低热或中热水泥，合理降低水灰比，改善混凝土拌和与浇筑工艺等等，另外，混凝土浇筑后必须及时养护。这里是防止出现温度裂缝的控制要点。
收缩裂缝，主要是由于混凝土水分蒸发，水泥干缩所表现出的结果。为尽量避免混凝土由于水分蒸发而产生裂缝，我们在施工和监理过程中应控制好：一）、水灰比。水灰比高，混凝土的收缩量大；二）、水泥的成分。普通水泥、火山灰水泥混凝土收缩量较低；矿渣水泥、快干水泥等收缩量较高；三）、集料的性质与用量。吸水率较小，收缩性低，反之吸水率大，则收缩性高；四）、外掺剂。其保水性好，混凝土的收缩性越小；五）、外部环境的温度、湿度、风速等都对混凝土的收缩有较大的影响；六）养护方法。正确、合理、良好的养护方法可均匀地加速水泥水化反应，这对获得较高强度的混凝土有很好的作用。此外，混凝土的浇筑工艺，混凝土的振捣方法与时间等对防止由于混凝土收缩而产生裂缝有很好的效果。
三、钢筋锈蚀引起的裂缝
我们都知道，桥涵的下部构造及桥跨结构等，基本上都是钢筋混凝土结构。这是由于混凝土与钢筋之间有良好的黏结力与互补性所决定的。《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）》中对配筋率与混凝土的保护层都有着强制性规定。合适的配筋率与保护层厚度以是延长结构使用寿命的关键。合适的配筋率是防止出现裂缝的必要条件，配筋率过低结构的抗弯矩、抗剪等都会降低；过高，则造成材料的浪费外，还会引起超筋坏等诸多不利因素。钢筋的保护层（或净保护层）厚度的不合理也是对结构不利的。钢筋保护层厚度过薄，则容易引起钢筋锈蚀，引起钢筋有效面积减小，间接地减少了结构的配筋率，并降低了混凝土与钢筋之间的握裹力，使得结构承载力下降；保护层过厚，则使得结构截面有效高度或宽度减小。
此外，钢筋锈蚀也能引起一定的裂缝。钢筋的锈蚀过程，其实就是钢筋中的铁元素被氧化的一种化学反应过程，产物为氢氧化铁。并且该反应发生的过程中，还会带来钢筋体积的膨胀（一般是原来体积的2~4倍左右）。钢筋外部的膨胀势必对其周围的混凝土产生一定的扩张应力，当张应力超过混凝土本身的抗拉强度，混凝土就会表现出开裂。钢筋的锈蚀，也将大大降低削弱其与混凝土见得握裹力，从而使得结构整体的承载力下降，很有可能诱发其他形式裂缝，加剧钢筋的锈蚀，降低结构的耐久性，乃至最后的结构受损，甚至破坏。为防止钢筋锈蚀，《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）第十章对钢筋的存放、加工及安装做了强制性要求。在实际工程中，由于钢筋锈蚀而导致的质量问题及事故不胜枚举，这方面我们应当加强监管力度。钢筋的存放及加工和安装也往往是质检部门检查工地的重点。
四、其他原因引起的裂缝
其实，实际工程中，结构产生裂缝的原因，除以上几方面的外，由于工程中由于结构地基土质不均、松散，或回填处理不到位等地质原因造成的不均匀沉降极易使结构产生裂缝还有很多。
总而言之，我们一座桥，一道涵洞，一条隧道等，从着手开始建设到建成，再到使用，牵涉到的除设计、施工外，还对我们监理的管理方法及控制力度有着很高的要求。其中任何一方面出现了问题，均可导致结构出现裂缝。我们在施工过程中除严格依照施工设计图纸施工外，加强监理在施工过程中的指导与控制也是非常至关重要的。只有充分了解构成结构材料的特性，合理组合、利用、控制其特性，对其优点要加以合理利用，严格按照国家强制性规范、技术标准、条文，结合施工现场的实际施工条件，确保工程质量，提高结构耐久性，才能达到节约资源，构建和谐社会的目的。这样才能实现共赢。
结语
本文阐述了混凝土结构物裂缝产生的原因，由于不编写时间紧促，编写者水平有限，如本文存在不足，希望大家批评与指正。

参考文献
1. 国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）
2. 交通部标准.公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）
3. 交通部第一公路工程总公司.公路施工手册—桥涵.北京：人民交通出版社，2000.
4. 郭少华、刘奇言.结构力学.长沙：中南大学出版社，2003.
5. 湖南郴宁高速公路建设开发有限公司. 湖南省郴州至宁远高速公路精细化管理手册（讨论）.2008