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装配式建筑裂缝原因分析及防治措施

发表时间：2020/11/5 来源：《基层建设》2020年第21期作者：任元磊吕文俊

[导读] 摘要：预制混凝土构件是装配式住宅的主要组成部分，其质量的高低决定着装配式住宅质量的高低，但预制件在生产、运输和吊装等过程中都可能因控制不当，产生各种各样的裂缝，从而影响整个住宅的质量。

        绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴 312000
        摘要：预制混凝土构件是装配式住宅的主要组成部分，其质量的高低决定着装配式住宅质量的高低，但预制件在生产、运输和吊装等过程中都可能因控制不当，产生各种各样的裂缝，从而影响整个住宅的质量。本文针对预制件从设计到投入使用过程中经常出现的几种裂缝进行分析，提出相应的裂缝防治措施，以期提高装配式工程施工的整体质量。
        关键词：装配式建筑；裂缝；原因分析；防治措施
        引言
        最近几年国家推广装配式建筑的力度不断增大，越来越多的装配式建筑被运用到住宅当中。而其又主要采用了预制混凝土构件，具有施工不受季节影响、施工周期短、效率高、节能环保等优点。但装配式建筑在生产、运输、安装过程中出现的一系列的裂缝问题不仅会影响和制约装配式建筑的推广，还会产生工程隐患。为了解决预制构件裂缝的问题，就必须对预制构件常见裂缝原因有深入的了解，从而提出相应的预防措施和解决方法[1]。
        1 裂缝的形成机理
        早期对于装配式建筑的形成机理还是源于Griffith微裂纹理论，即预制构件在外力的作用下就会出现微小裂纹或者附近会出现应力集中现象，应力达到一定值，裂纹发展成为裂缝甚至导致构件断裂。如今基于Irwin的应力强度因子理论及建立的K准则对裂缝形成的原理做出了新的解释[2]，即混凝土预制件从生产到吊装过程中，由于堆放不当、机械碰撞、尺寸效应等引起的应力、应变会在结构内产生微裂纹，这些裂纹会进一步发展成为裂缝。
        较为常见的裂缝的具体综述如下：
        2 平行裂缝
        平行裂缝即平行于受力钢筋的裂缝。一般发生在构件的浇筑面、墙板预埋管线部位、楼板底面与墙板模具面这三个位置。通常由外界受力、构件不均匀沉降、保护层厚度过大或过小造成。
        2.1 原因分析
        2.1.1 构件浇筑面
        （1）由于混凝土的塌落度过大，在混凝土浇筑过程后的4~5小时后，由于水泥水化，出现泌水现象，水分迅速蒸发导致混凝土收缩变形，骨料因自重下沉遇到钢筋阻挡，进而形成沿钢筋方向的沉降收缩裂缝。
        （2）基础竖向的不均匀沉降导致构建内部出现负弯矩，且顶面受拉，最后导致平行裂缝的形成。
        2.1.2 楼板底面与墙板模具面
        当保护层的厚度过薄不符合规范时，没有对钢筋形成握裹，且二氧化碳和氯化物易侵蚀钢筋使钢筋锈蚀体积膨胀，受力后导致混凝土开裂。雨天潮湿时可见钢筋痕迹。由于模具的刚度较小，在进行混凝土浇筑时，模具受到侧向压力的作用而发生一定程度的变形，进而使混凝土出现与模具变形一致的裂缝。
        2.1.3 墙板预埋管线部位
        造成墙板预埋管线部位的裂缝的主要原因是预埋管线距离受力筋过近或者管线没有分散布置，导致混凝土不能对钢筋完全握裹。
        2.2 防治措施
        控制混凝土的配合比，采用刚度性能良好的模具，控制保护层的厚度使其适中。为减小“沉塑现象”，浇筑时控制水灰比，切勿长时间搅拌，下料速度不应过快。对墙板预埋管线集中的位置进行适当的调整。根据叠合板裂缝规律，对叠合板运输堆放垫点进行改进，避免垫点高度不一，在堆放底部采用竖向木方作支撑，改变受力方向，缩短支座跨度，从而避免开裂。
        3 斜裂缝
        斜裂缝的发生情况一般有两种：第一种发生在安装后的梁靠近支座的部位，离跨中越远斜角越大。第二种是发生在板式构件边角处或门式刚架梁柱的转角点。

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        3.1 原因分析
        3.1.1 板式构件边角处或门式刚架转角点
        造成板式构件边角处的裂缝的主要原因是边角受力不当或受到重物撞击。门式刚架转角处的裂缝主要是因为其本身的受力特点。
        3.1.2 靠近支座处
        首先是由于设计的原因，支座附近梁体下端同时存在弯矩和剪力，因弯矩产生的拉应力和因剪力产生的剪应力形成斜向的主拉应力，其超过混凝土的抗拉强度时，就会产生腹板斜裂缝。其次还可能由于梁端部保护层过大，钢筋布置密集，钢筋锚固处下料困难导致混凝土不密实，应力集中，产生与梁纵轴垂直的斜裂缝。
        3.2 防治措施
        严格控制几何尺寸，包括保护层厚度和截面尺寸等。加强混凝土振捣，根据梁体钢筋的布置情况，选择合理的骨料粒径和水灰比，制定科学合理的施工工艺。对于门式刚架，应在转角处加设构造钢筋和箍筋。
        4 龟裂和方向无规则裂缝
        这种裂缝较为常见且不易避免，凡是预制构件都有可能发生，其特点是大部分为收缩裂缝，纵横交叉，成龟裂状，是一种无规则裂缝。
        4.1 原因分析
        受力不均匀。大尺寸叠合板或梁起吊时未使用专用吊具或转运过程中堆放层数过高，前者会因因挠度过大而出现不规则裂缝，后者会因受力不均匀导致不规则裂缝。混凝土干缩。混凝土浇筑初步结硬后，表面的水分逐渐蒸发，含水率降低，体积缩小。当外界风速大，温度高，预制件养护时未及时覆盖篷布，都会使混凝土表面水分蒸发过快，产生不规则裂缝。水泥受潮或过期导致水灰比过大，水泥用量过多，则混凝土收缩性大。混凝土振捣不密实，导致构件表面产生裂缝。
        4.2 防治措施
        严格控制振捣时间，确保振捣密实，但时间不宜过长，否则会导致粗细骨料分层。对蒸养过程的每一个阶段严格控制，拆模与外界温度相差不能过大。在混凝土构件成型后，及时用塑料薄膜覆盖构件表面或喷洒养护液，必要时可相应加强养护，保持构件内的水分充足。采用收缩性小的水泥和集配良好的骨料，严格控制水灰比和水泥用量，水泥用量不宜超过500kg/m2。预制构件在运输时应预先制定运输方案，方案中应考察运输路线，选择没有颠簸或者颠簸路程少的路线。构件堆放应符合相应的要求，不得为了装卸方便、降低运输成本而堆叠不合理。
        5 竖向裂缝
        竖向裂缝即垂直于受力筋的裂缝，这是一种常见且较为严重的裂缝，通常发生在薄腹梁靠近上下翼缘的腹板处。裂缝宽度和间距一般为中间大两边小。
        5.1 原因分析
        预制件在生产之前设计不合理。先张法预应力放张不当。如预制空心板梁在施工过程中没有按顺序放张，最后结果是短束有效长度两端混凝土出现竖向的裂缝。存放时垫块高度不统一或预制场台座的不均匀沉降。当垫块的高度不一或台座基底土软硬不均匀时都会使构件形成弦臂，使梁的顶面受拉出现竖向裂缝。温差过大引起梁体收缩。混凝土因水泥的水化作用导热使内外温差过大，产生的温度应力大于早期混凝土的抗拉强度，此时产生收缩裂缝。
        5.2 防治措施
        提高预制件施工质量。严格控制坍落度和含泥量，精准计量水泥、水及外加剂的掺量，振捣充分，提高混凝土的密实性。严格控制梁体内外温差。对于体积较大、水泥水化热大的预制件，为减小温差可在构件表面加强覆盖，采取一定的保温措施。垫块及台座控制。垫块的高度要严格控制，使其统一，且要确保垫块不错位。
        6 结束语
        装配式构件常见裂缝的产生原因比较复杂，既要考虑到材料、本身的问题，也要考虑到技术及人员方面的问题。为了减少裂缝的产生，提高装配式建筑的施工质量，既要全面了解预制件常见裂缝的原因，加强其质量的监管，还要求我们从业人员在技术上达标，同时也要严格做好施工前的准备工作，采取合理有效的预防措施。
        参考文献：
        [1]田志刚.PC构件常见裂缝原因分析[J].绿色环保建材，2019（12）.
        [2]郑志涛，杨皓东，涂刚要.装配式混凝土预制构件裂缝成因及控制技术研究[J].四川建材，2019（8）.
        任元磊（1998年9月-）河南信阳人土木工程专业   Email：370946011@qq.com