高层建筑施工：结构物裂缝种类详解

工程结构的裂缝问题是具有一定普遍性的技术问题。虽然结构物的设计建立在极限承载力基础上，但有些工程的使用标准都是由裂缝控制的。因此，按裂缝的宽度不同，混凝土裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝两种。

1）微观裂缝

20世纪60年代以来，混凝土的现代试验研究设备（如各种实体显微镜、X光照相设备等），可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝，其宽度在0.05 nm以下。微观裂缝主要有三种（如图8.1所示）：

①黏着裂缝，即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘面上的裂缝。

②水泥石裂缝，即分布在骨料间水泥浆中的裂缝。

③骨料裂缝，即存在于骨料本身的裂缝。

三种微观裂缝中，黏着裂缝和水泥石裂缝较多，而骨料裂缝较少。

微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则的，沿截面是不贯穿的，因此，有微观裂缝的混凝土可以承受拉力。但在结构物的某些受拉较大的薄弱环节处，微观裂缝在拉力作用下很容易串联贯穿全截面，最终导致较早的断裂。

图8.1　微裂示意图

2）宏观裂缝

宽度不小于0.05 mm的裂缝是肉眼可见裂缝，也称为宏观裂缝，宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。

在建筑工程中，微观裂缝对防水、防腐、承重等不会引起危害，故将具有微观裂缝的结构假定为无裂缝结构。设计中所谓不允许出现裂缝，也是指不允许出现宽度大于0.05 mm的初始裂缝。因此，有裂缝的混凝土是绝对的，无裂缝的混凝土是相对的。(www.xing528.com)

产生宏观裂缝的起因一般有外荷载、次应力和变形变化三种，前两者引起裂缝的可能性较小，后者是导致混凝土产生宏观裂缝的主要原因。宏观裂缝又可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝，如图8.2所示。

图8.2　宏观裂缝

（1）表面裂缝

大体积混凝土浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，故其温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多。混凝土内部温度高，表面温度低，则形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。

表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已削弱，易产生应力集中现象，促使裂缝进一步开展。国内外对裂缝宽度都有相应的规定，如我国的《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定：室内正常环境下的一般构件为0.3 mm；露天或室内高湿度环境下为0.2 mm。

（2）贯穿裂缝

大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量很小，变形变化所引起的应力很小，故温度应力一般可忽略不计。混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热已基本释放完毕，混凝土从最高温逐渐降温。降温的结果是引起混凝土收缩，再加上混凝土多余水分蒸发等引起的体积收缩变形，在受到地基和结构边界条件的约束不能自由变形时，导致产生拉应力。当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。

贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响正常使用。因此，应当采取一切措施，坚决控制贯穿裂缝的开展。

（3）深层裂缝

基础约束范围内的混凝土处在大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有很大的危害性，施工中是不允许出现的。如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，则基本可避免出现深层裂缝和贯穿裂缝。