【摘 要】裂缝问题是混凝土结构中不可避免的问题。钢筋混凝土结构本身是带裂缝工作的，但当裂缝的宽度肉眼可见时，不仅影响建筑的观感并给人不安全感，还可能会导致渗漏的发生或影响结构的整体受力性能，造成质量事故。因此，裂缝问题也越来越受到各方的关注和重视。本文是对某工程地下室混凝土外墙大面积出现裂缝，进行的现场事故分析。并就引起混凝土开裂的主要原因进行了讨论分析。
【关键词】裂缝；混凝土
1.工程事故概况
该工程为高层框架-剪力墙结构，带一层地下室。抗震设防烈度为7度。50年一遇的基本风压：0.8kN/m2，场地粗糙度：A类；风载体型系数：1.3。地下室外墙裂缝控制等级为三级，环境类别为二类a,控制的裂缝宽度限值0.2mm。
该工程施工图设计于2010年5月完成，并于2010年12月进行地下室外墙部分施工。采用有外加剂的C30商品混凝土(其中粉煤灰的添加量为48kg/m3)按后浇带的设置分段浇筑，地下室外墙和顶板一次性浇筑成型。两天后拆模，养护两周左右。2011年3月，施工人员发现墙面出现裂缝并持续发展时，立即停止施工。至4、5月份，裂缝已基本稳定，共检测出大小裂缝300多条，其中0.3mm以上裂缝40多条，渗水通缝17条。在现场观察时发现裂缝以竖向裂缝为主，多位于地下室外墙的柱间墙体中部。另经现场了解，墙体水平分布筋原图纸设计是14@200，后变更为12@200。
2.裂缝成因分析
混凝土裂缝的产生，本质是其应变超出了自身能承受的极限拉应变。混凝土由于其自身较高的弹性模量和很低的抗拉强度(C30的混凝土：EC=3.00X104N/mm2，ft=1.43N/mm2)，在较小的外力或内力作用下应变就容易达到极限值。当拉应力超过其抗拉强度时，主拉应变超过混凝土极限拉应变，混凝土出现开裂。
能够使混凝土产生裂缝的因素有：（1）外荷载的作用；（2）温度变化；（3）地基基础的不均匀沉降；（4）自身的收缩；（5）施工养护不当；（6）配筋不足。
就以上六种主要因素对本工程地下室外墙出现大面积裂缝的原因进行分析。
2.1外荷载的作用引起的裂缝
混凝土结构在常规静、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。①直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因为设计计算阶段、施工阶段、使用阶段的失误。②次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。
该工程的混凝土墙体在浇筑后不久即出现裂缝，室外回填土未施工，没有墙体平面外水土压力的作用存在，因此可排除因承载力不足造成构件产生受力裂缝的可能性。
2.2温度变化引起的裂缝
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，由于受到基础或原有混凝上的约束，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。
该工程是分段浇注的，墙厚均小于1m，不属于大体积混凝土，且浇筑是在室内外温差比较小的冬季夜间进行的，基本可以排除是温度应力引起的裂缝。
2.3地基基础不均匀沉降引起的裂缝
由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大梁及其它构件拉力过大而出现裂缝。不均匀沉降引起的裂缝应该会在墙体端部出现斜裂缝，而现场并未发现这一情况，所以可以排除不均匀沉降的原因。
2.4混凝土收缩引起的裂缝
混凝土的收缩主要有塑性收缩、自收缩、干燥收缩和碳化收缩。塑性收缩是新拌混凝土失水引起的收缩；化学收缩，又叫做自收缩，主要是无水熟料与水起化学反应，使固相体积逐渐增加而水泥-水体系的总体积逐渐减少的缘故；干燥收缩的主要原因是水分在混凝土硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的；碳化收缩是大气中的CO2在存在水的条件下与水泥水化产物作用生成CaCO3、硅胶、铝胶和游离水而引起的收缩。
本工程采用的商品混凝土粉煤灰掺量达到了48kg/m3，大大加剧了混凝土的收缩，增加了产生裂缝的可能性。粉煤灰的水化反应消耗了混凝土中的Ca(OH)2, 使混凝土的碱性降低, 会加大混凝土的碳化深度。泵送混凝土普遍掺加粉煤灰，也是导致裂缝产生的原因之一。王川[1]实验表明，当水灰比大于0.36，粉煤灰混凝土容易产生塑性开裂。
2.5施工不当引起裂缝
本工程采用的普通C30泵送混凝土的坍落度已达180mm左右，而过去工地自拌的坍落度小于100mm的塑性混凝土却鲜见裂缝。强度等级较低的泵送混凝土，坍落度愈大，泌水率愈大，极易产生塑性变形。在满足可泵性的前提下，应尽可能降低混凝土坍落度。本工程施工2天后即拆模，养护不到位和塌落度过大也是造成裂缝的原因之一。
2.6配筋不足引起裂缝
外墙水平筋原为构造筋14@200，后设计变更为分布筋12@200，这样造成墙体抵抗混凝土收缩产生的拉应力的能力降低了，从而降低抵抗裂缝的能力。墙体配筋设计本应该采用细径密排的设计方式，及墙体的配筋间距最好是@150。
综合以上分析以及根据裂缝的形式和分布规律，该工程出现的裂缝均属于早期初凝、终凝前产生的自身收缩裂缝。混凝土收缩是裂缝产生的主要原因，当然设计对墙体水平分布筋的修改,和施工坍落度的控制及后期养护不当也是出现裂缝的诱因。
3.在工程实施中应当注意的几个事项
3.1设计方面
（1）设计图纸中应注明：地下室外墙等类似建筑中的混凝土应使用抗渗自防水的无收缩混凝土，最好标明“商品混凝土中不得掺入粉煤灰等增加混凝土收缩性的外加剂”。如果经济条件允许可添加聚丙烯纤维，以提高混凝土的抗裂性能。
（2）混凝土外墙在计算时一般按上铰支下固端的方式计算，计算时不考虑墙体水平筋的作用。但在配置水平筋的时候不要仅满足分布筋的最小要求，且应按照《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的要求满足最小配筋率，才能够提高抵抗此类裂缝的能力。在构造钢筋的设计上还应采用“细”而“密”的设计原则。“细”而“密”的钢筋将约束混凝土的塑性变形,从而分担混凝土的内应力,推迟裂缝的出现,相应提高混凝土的极限拉伸。
（3）合理设置膨胀带和滑动层可缓解因混凝土内应力引起的裂缝产生。设置膨胀带和滑动层,可以减少后浇带的数量,方便施工。膨胀混凝土可以有效降低综合温差,补偿温度应力,减小收缩。膨胀带可以设置在后浇带之间或独立的板块之中,使其作为一个施工段连续浇筑混凝土,实现无缝施工。其间距应依据设计计算、流水施工、混凝土浇筑的能力三个方面确定。设置滑动层可以大大减少地基对地下室结构的约束,增加缝的间距。另外滑动层还能隔震,可以提高结构的抗震性能。滑动层可采用铺细砂覆盖聚乙烯塑料膜或平面浇沥青胶铺砂等方法。
3.2施工方面
（1）钢筋绑扎施工中应采用新型保护层垫块,严格控制外墙、底板等迎水面部位的钢筋保护层厚度(50mm),以保证混凝土自防水的质量。上翻梁模板支架处应增设保护层垫块。钢筋交叉点应全部绑扎,扎丝严禁与模板接触。在预留孔洞口、结构形状复杂，刚度突变等易开裂的部位应增设构造钢筋或采取针对性措施防止裂缝产生。
（2）模板工程施工中必须对对拉螺栓的设置应进行计算,间距不宜过密,以减少外墙渗漏的隐患，对拉螺栓中间设止水钢片。为避免在对拉螺栓部位形成渗漏通路,应在墙体混凝土浇筑完毕,达到一定强度(1～3d)后,方可松动对拉螺栓;宜保持外墙带模养护7d后,方可拆除模板。以免造成混凝土暴露在空气中引起表面缺水，造成水化反应不充分，从而加剧混凝土的收缩，产生裂缝。如本工程2天拆模，从而增加了裂缝产生的可能性。
（3）严格控制商品混凝土的骨料级配和含泥量，如果级配不合理或骨料含泥量偏大，不仅会增加混凝土的收缩，还会引起抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂不力。混凝土的塌落度应严格控制在120mm-160mm之间。在施工期间要采取保温（混凝土表面）、测温控温（混凝土内部）等技术措施，确保混凝土内外温差不超过25度，不产生结构性裂缝。
4.结语
综上所述，混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要设计、施工及使用等多方面的配合。今后，随着对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信混凝土裂缝问题将会得到圆满的解决。 [科]
【参考文献】
［１］王川，杨长辉，吴芳等.矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响.混凝土，2002，（11）：45-48.
