摘要：本文分析建築結構裂縫產生的各種原因
，提出從材料、設計施工和維護方麵控製裂縫的技術措施。介紹我國現行防水技術規範；新型防水材料及其應用技術。 


關鍵詞：地下空間結構 裂縫控製 防水新技術 一
、前言
　　鋼(gang)筋(jin)砼(tong)結(jie)構(gou)出(chu)現(xian)裂(lie)縫(feng)是(shi)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)
，在(zai)保(bao)證(zheng)結(jie)構(gou)安(an)全(quan)和(he)耐(nai)久(jiu)性(xing)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)

，裂(lie)縫(feng)是(shi)人(ren)們(men)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)材(cai)料(liao)特(te)征(zheng)。近(jin)十(shi)多(duo)年(nian)來(lai)，隨(sui)著(zhe)鋼(gang)筋(jin)砼(tong)結(jie)構(gou)的(de)長(chang)大(da)化(hua)和(he)複(fu)雜(za)化(hua)
，以(yi)及(ji)商(shang)品(pin)砼(tong)的(de)大(da)量(liang)推(tui)廣(guang)和(he)砼(tong)強(qiang)度(du)等(deng)級(ji)的(de)提(ti)高(gao)，結(jie)構(gou)裂(lie)縫(feng)出(chu)現(xian)機(ji)率(lv)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)，有(you)些(xie)已(yi)危(wei)及(ji)結(jie)構(gou)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)耐(nai)久(jiu)性(xing)
，有(you)的(de)地(di)下(xia)工(gong)程(cheng)裂(lie)滲(shen)已(yi)影(ying)響(xiang)其(qi)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)。建(jian)設(she)部(bu)對(dui)此(ci)十(shi)分(fen)重(zhong)視(shi)，召(zhao)開(kai)多(duo)次(ci)學(xue)術(shu)研(yan)討(tao)會(hui)，工(gong)程(cheng)界(jie)各(ge)方(fang)專(zhuan)家(jia)提(ti)出(chu)許(xu)多(duo)技(ji)術(shu)措(cuo)施(shi)，認(ren)為(wei)控(kong)製(zhi)裂(lie)縫(feng)是(shi)個(ge)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)。針(zhen)對(dui)地(di)下(xia)工(gong)程(cheng)裂(lie)滲(shen)比(bi)較(jiao)普(pu)遍(bian)的(de)現(xian)象(xiang)
，我(wo)國(guo)研(yan)製(zhi)許(xu)多(duo)新(xin)型(xing)防水材料
，建設部提出今後主要開發應用環保型的中、高檔防水材料，剛柔結合，全麵提高我國防水工程的質量和耐久性。
　　本人根據長期的科學研究和大量工程實踐，提出鋼筋砼結構裂縫控製和防水一些新技術，供工程界參考
，不妥之處請指正。
　　二、結構裂縫產生的原因
　　結構裂縫產生的原因很複雜
，根據國內外的調查資料，引起裂縫有兩大類原因
，一種由外荷載（如靜
、動荷載）的直接應力和結構次應力引起的裂縫，其機率約20%；一種是結構因溫度、膨脹、收縮

、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫
，其機率約80%。裂縫發生與材料、設計、施工和維護有關，現作以下分析。
　　（一）材料缺陷
　　在變形裂縫中收縮裂縫占有80%的比例，從砼的性質來說大概有：
　　1．幹燥收縮
　　研究表明

，水泥加水後變成水泥硬化體，其絕對體積減小。每100克水泥水化後的化學減縮值為7～9ml，如砼水泥用量為350kg/m3

，則形成孔縫體積約25～30L/m3之巨。這是砼抗拉強度低和極限拉伸變形小的根本原因。研究表明
，每100克水泥漿體可蒸發水約6ml，如砼水泥用量為350kg/m3
，當砼在幹燥條件下
，則蒸發水量達21L/m3。毛細孔縫中水逸出產生毛細壓力，使砼產生“毛細收縮”。由此引起水泥砂漿的幹縮值為0.1～0.2%

；砼的幹縮值為0.04～0.06%。而砼的極限拉伸值隻有0.01～0.02%，故易引起幹縮裂縫。
　　2．溫差收縮
　　水泥水化是個放熱過程，其水化熱為165～250焦爾/克
，隨砼水泥用量提高，其絕熱溫升可達50～80℃。研究表明
，當砼內外溫差10℃時
，產生的冷縮值εc=△T/α=10/110-5=0.01%
，如溫差為20～30℃時，其冷縮值為0.02～0.03％，當其大於砼的極限拉伸值時，則引起結構開裂。


　　3．塑性收縮
　　tongchuningzhiqianchuxianmishuiheshuifenjijuzhengfa，yinqishishuishousuo，cishiguliaoyushuinizhijianyechanshengbujunyundechensuobianxing，tafashengzaitongzhongningzhiqiandesuxingjieduan，guchengweisuxingshousuo。qishousuoliangkeda1％左右。在砼表麵上，特別在抹壓不及時和養護不良的部位出現龜裂，寬度達1～2mm，屬(shu)表(biao)麵(mian)裂(lie)縫(feng)。水(shui)灰(hui)比(bi)過(guo)大(da)
，水(shui)泥(ni)用(yong)量(liang)大(da)，外(wai)加(jia)劑(ji)保(bao)水(shui)性(xing)差(cha)，粗(cu)骨(gu)料(liao)少(shao)，振(zhen)搗(dao)不(bu)良(liang)，環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)高(gao)，表(biao)麵(mian)失(shi)水(shui)大(da)等(deng)都(dou)能(neng)導(dao)致(zhi)砼(tong)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo)而(er)發(fa)生(sheng)表(biao)麵(mian)開(kai)裂(lie)現(xian)象(xiang)。
　　4．自生收縮
　　密mi封feng的de砼tong內nei部bu相xiang對dui濕shi度du隨sui水shui泥ni水shui化hua的de進jin展zhan而er降jiang低di

，稱cheng為wei自zi幹gan燥zao。自zi幹gan燥zao造zao成cheng毛mao細xi孔kong中zhong的de水shui分fen不bu飽bao和he而er產chan生sheng負fu壓ya
，因yin而er引yin起qi砼tong的de自zi生sheng收shou縮suo。高gao水shui灰hui比bi的de普pu通tong砼tong（OPC）由於毛細孔隙中貯存大量水分
，自幹燥引起的收縮壓力較小
，所以自生收縮值較低而不被注意。但是，低水灰比的高性能砼（HPC）則不同，早期強度較高的發展率會使自由水消耗較快，以至使孔體係中的相對濕度低於80%。而HPC結構致密，外界水泥很難滲入補充
，在這種條件下開始產生自幹收縮。研究表明
，齡期2個月水膠比為0.4的HPC，自幹收縮率為0.01%，水膠比為0.3的HPC，自幹收縮率為0.02%。HPC的總收縮中幹縮和自收縮幾乎相等，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完全不同，OPC以幹縮為主，而HPC以自幹收縮為主。問題的要害是：HPCzishousuoguochengkaishiyushuihuasulvchuyugaochaojieduandetoujitian，shidutidushouxianyinfabiaomianliefeng，suihouyinfaneibuweiliefeng，ruotongbianxingshoudaoyueshu，zejinyibuchanshengshousuoliefeng。zheshigaobiaohaotongrongyikailiedezhuyaoyuanyinzhiyi。
　　5．減水劑的影響
　　人們發現
，自八十年代中期推廣商品（泵送）砼(tong)以(yi)來(lai)，結(jie)構(gou)裂(lie)縫(feng)普(pu)遍(bian)增(zeng)多(duo)，這(zhe)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)呢(ne)
？除(chu)了(le)與(yu)砼(tong)的(de)水(shui)泥(ni)用(yong)量(liang)和(he)砂(sha)率(lv)提(ti)高(gao)有(you)關(guan)外(wai)，人(ren)們(men)忽(hu)視(shi)了(le)減(jian)水(shui)劑(ji)引(yin)起(qi)的(de)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)。例(li)如(ru)過(guo)去(qu)幹(gan)硬(ying)性(xing)及(ji)預(yu)製(zhi)砼(tong)的(de)收(shou)縮(suo)變(bian)形(xing)約(yue)為(wei)4～6×10-4，而現在泵送砼收縮變形約為6～8×10－4
，使得砼裂縫控製的技術難度大大增加。研究表明，在砼配合比相同情況下，摻入減水劑的坍落度可增加100～150mm，但是它與基準砼的收縮值相比
，卻增加120～130%（見圖1）。所以，在《砼減水劑》規範GB138076-97中規定摻減水劑的砼與基準砼的收縮比≤135%。研究表明，摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的，一般是：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>聚丙烯酸減水劑。這說明商品砼澆築的結構開裂機率大與減水劑帶來負麵影響有關。其機理尚不清楚。
　　以(yi)上(shang)是(shi)從(cong)水(shui)泥(ni)砼(tong)物(wu)理(li)化(hua)學(xue)特(te)性(xing)分(fen)析(xi)其(qi)各(ge)種(zhong)收(shou)縮(suo)現(xian)象(xiang)，早(zao)期(qi)塑(su)性(xing)收(shou)縮(suo)會(hui)導(dao)致(zhi)結(jie)構(gou)出(chu)現(xian)表(biao)麵(mian)裂(lie)縫(feng)

，砼(tong)進(jin)入(ru)硬(ying)化(hua)階(jie)段(duan)後(hou)，砼(tong)水(shui)化(hua)熱(re)使(shi)結(jie)構(gou)產(chan)生(sheng)溫(wen)差(cha)收(shou)縮(suo)和(he)幹(gan)燥(zao)收(shou)縮(suo)（包括自幹收縮）
，zheshiyoufaliefengdezhuyaoyuanyin。jinshiniandaliangshiyongshangpintongkailiezengjia，chuyudanfangtongshuinihechanheliaoyongliangzengjiawai，jianshuijizengjiatongshousuozhibianxingdefumianyingxiangyeshiyigezhongyaoyinsu。
　　6．砼後期膨脹出現裂縫
，主要是：
　　（1）水泥中遊離CaO過高
，Ca(OH)2體積膨脹所致；
　　（2）水泥中MgO過高，Mg(OH)2體積膨脹所致；
　　（3）水泥和外加劑堿含量過高，與集料中活性矽等發生堿-集料反應所致；


　　（4）有害離子Cl-
、SO4=、Mg++等侵入砼內部，導致鋼筋鏽蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。
　　7．jiegouwuzairenyineiyinglizuoyongxia
，chushunjiandanxingbianxingwai，qibianxingzhisuishijiandeyanchangerzengjiadexianxiangchengweixubianbianxing。tonglaxubianshiduikanglieyouli
，yibankeyitigaogangjintongjixianlashenzhi50％左zuo右you。而er砼tong壓ya徐xu變bian很hen小xiao
，一yi般ban把ba收shou縮suo變bian形xing與yu徐xu變bian變bian形xing的de計ji算suan一yi並bing加jia以yi考kao慮lv。砼tong收shou縮suo經jing驗yan公gong式shi很hen多duo，但dan是shi，實shi際ji工gong程cheng所suo處chu條tiao件jian變bian化hua較jiao多duo。一yi般ban采cai用yong如ru下xia任ren意yi時shi間jian砼tong收shou縮suo計ji算suan公gong式shi。
　　εy(t)=3.2410-4(1-e-0.01t)M1.M2……Mn
　　式中M1.M2……Mn－為水泥品種、骨料，水灰比、溫度、養護和不同配筋率等修正係數。
　　其中不同配筋率的修正係數見表1。也即限製收縮與自由收縮之比
，隨配筋率提高而減小。
　　表１
　　配筋率（％）　0.000.150.200.250.300.400.50
　　修正係數Ｍ　　1.000.680.610.550.500.430.40
　　（二）設計問題
　　鋼筋砼結構是由砼和鋼筋共同承擔極限狀態的承載力，結構設計師根據地基情況，靜、動荷載、環境因素、結構耐久性等控製荷載裂縫。這裏不作討論。從國內外有關規範可知
，對結構變形作用引起的裂縫問題，客觀上存在兩類學派：
第一類，設計規範規定很靈活，沒有驗算裂縫的明確規定，設計方法留給設計人員自由處理。基本上采取“裂了就堵
、堵不住就排”的實際處理手法。
第di二er類lei，設she計ji規gui範fan有you明ming確que規gui定ding，對dui於yu荷he載zai裂lie縫feng有you計ji算suan公gong式shi並bing有you嚴yan格ge的de允yun許xu寬kuan度du限xian製zhi。對dui於yu變bian形xing裂lie縫feng沒mei有you計ji算suan規gui定ding
，隻zhi按an規gui範fan留liu伸shen縮suo縫feng，即ji留liu縫feng就jiu不bu裂lie的de設she計ji原yuan則ze。
　　大da量liang工gong程cheng實shi踐jian證zheng明ming，留liu縫feng與yu否fou，並bing不bu是shi決jue定ding結jie構gou變bian形xing開kai裂lie與yu否fou的de唯wei一yi條tiao件jian，留liu縫feng不bu一yi定ding不bu裂lie
，不bu留liu縫feng不bu一yi定ding裂lie
，是shi否fou開kai裂lie與yu許xu多duo因yin素su有you關guan。我wo們men認ren為wei
，控kong製zhi裂lie縫feng應ying該gai防fang患huan於yu未wei然ran，首shou先xian盡jin量liang預yu防fang有you害hai裂lie縫feng，重zhong點dian在zai防fang。我wo國guo結jie構gou工gong程cheng向xiang長chang大da化hua、複雜化發展，砼設計強度等級向C40～C60發展
，設計師多注重結構安全
，而對變形裂縫控製考慮不周，這也是結構裂縫發生增多的原因之一。
　　（三）施工管理問題
　　砼(tong)配(pei)合(he)比(bi)設(she)計(ji)是(shi)否(fou)科(ke)學(xue)合(he)理(li)
，水(shui)泥(ni)與(yu)外(wai)加(jia)劑(ji)是(shi)否(fou)相(xiang)適(shi)應(ying)，砂(sha)石(shi)級(ji)配(pei)及(ji)其(qi)含(han)泥(ni)量(liang)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)規(gui)範(fan)要(yao)求(qiu)

，砼(tong)坍(tan)落(luo)度(du)控(kong)製(zhi)是(shi)否(fou)合(he)理(li)
，這(zhe)些(xie)都(dou)影(ying)響(xiang)到(dao)砼(tong)的(de)質(zhi)量(liang)及(ji)其(qi)收(shou)縮(suo)變(bian)形(xing)。
　　砼澆築震搗不均勻密實，施工縫和細部處理馬虎，會帶來結構開裂的後患

；過震則使浮漿過厚，抹壓又不及時，則砼表麵出現塑性裂縫，十分難看。
邊牆拆摸板過早（1～3d），砼水化熱正處於高峰，內外溫差最大；砼易“感冒”開裂。


　　砼(tong)養(yang)護(hu)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)，但(dan)許(xu)多(duo)施(shi)工(gong)單(dan)位(wei)忽(hu)視(shi)這(zhe)一(yi)環(huan)節(jie)，尤(you)其(qi)是(shi)牆(qiang)體(ti)和(he)柱(zhu)梁(liang)的(de)保(bao)溫(wen)保(bao)濕(shi)養(yang)護(hu)不(bu)到(dao)位(wei)，容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)收(shou)縮(suo)裂(lie)縫(feng)。某(mou)些(xie)露(lu)天(tian)構(gou)築(zhu)物(wu)盡(jin)管(guan)當(dang)地(di)濕(shi)度(du)很(hen)大(da)，但(dan)由(you)於(yu)吹(chui)風(feng)影(ying)響(xiang)，加(jia)速(su)了(le)砼(tong)水(shui)分(fen)蒸(zheng)發(fa)速(su)度(du)

，亦(yi)即(ji)增(zeng)加(jia)幹(gan)縮(suo)速(su)度(du)


，容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)早(zao)期(qi)表(biao)麵(mian)裂(lie)縫(feng)，風(feng)速(su)對(dui)水(shui)分(fen)蒸(zheng)發(fa)速(su)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)見(jian)表(biao)2。這也許是夏季比秋冬季，南方比北方出現結構裂縫較多的原因。
　　從已建工程調查中發現
，底板養護較好，出現裂縫概率較低，而底板上外牆裂縫概率很高約占80％
，這與保溫保濕養護不足有很大關係。
除上述技術因素外，施工管理不嚴
，趕進度，偷工減料，工人素質差，施工馬虎等也是造成結構裂縫的人為因素。
　　（四）對維護缺乏認識
　　我們發現不少結構是在澆築完3～6個月
，甚至在1～2年內出現裂縫。除荷載問題外，主要是環境溫度和風速引起的收縮變形所致。有些地下室不及時複土；上部結構不及時做好封閉；出入口長期敞開
，屋麵防水層破壞不及時修補等。這些與施工和業主對結構維護缺乏認識有關。鋼筋砼結構與其他物件一樣都存在“熱脹冷縮”的特征
，尤其超長結構更為明顯，所以
，應重視已澆結構的保溫保濕維護工作。
　　三
、有害裂縫與無害裂縫
　　裂縫按其形狀分為表麵的
、貫穿的、縱向的和橫向的等等。裂縫形狀與結構受力狀態有直接關係。裂縫分為愈合、閉合
、運動、穩定的及不穩定的等。例如寬度0.1～0.2mm裂縫，開始有些滲漏
，水通過裂縫同水泥結合，形成氫氧化鈣和C-S-H凝(ning)膠(jiao)，經(jing)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)裂(lie)縫(feng)自(zi)愈(yu)不(bu)滲(shen)了(le)。有(you)的(de)裂(lie)縫(feng)在(zai)壓(ya)應(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)閉(bi)合(he)了(le)。有(you)的(de)裂(lie)縫(feng)在(zai)周(zhou)期(qi)性(xing)溫(wen)差(cha)和(he)周(zhou)期(qi)性(xing)反(fan)複(fu)荷(he)載(zai)作(zuo)用(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)擴(kuo)展(zhan)和(he)閉(bi)合(he)
，稱(cheng)為(wei)裂(lie)縫(feng)的(de)運(yun)動(dong)，但(dan)這(zhe)是(shi)穩(wen)定(ding)的(de)運(yun)動(dong)。有(you)些(xie)裂(lie)縫(feng)產(chan)生(sheng)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)擴(kuo)展(zhan)
，視(shi)其(qi)擴(kuo)展(zhan)部(bu)位(wei)
，應(ying)考(kao)慮(lv)加(jia)固(gu)措(cuo)施(shi)。
　　根據國內外設計規範及有關試驗資料
，砼最大裂縫寬度的控製標準大致如下：
　　無侵蝕介質無防滲要求，0.3～0.4mm。
　　輕微侵蝕，無防滲要求，0.2～0.3mm。
　　嚴重侵蝕，有防滲要求，0.1～0.2mm。
　　判斷裂縫有害還是無害，首先視它是否有害結構安全和耐久性
，其次是否影響使用功能（如防水，防潮）。例如地下和水工工程，小於0.1～0.2mm裂縫視為無害裂縫

，作簡單表麵封閉即可

，再作柔性防水層就更保險了。樓麵裂縫0.3～0.4mm，對結構是安全，視為無害裂縫
，可不作處理。對於受力的梁、柱
，涉及結構安全，裂縫要妥當處理。
　　既然變形裂縫一般不影響承載力
，但它防水問題就值得研究了
，根據工程調查，由裂縫引起的各種不利後果中
，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縫
，從理論上講防水結構物是不允許裂縫的，但實際情況不是這樣，工程實踐表明

，裂縫寬0.2mm
，開始漏水量5L/h，一年後隻有10mL/h，這說明裂縫逐漸自愈。當然，對有滲水裂縫要及時處理，這並不是難題。
　　工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)表(biao)明(ming)，結(jie)構(gou)裂(lie)縫(feng)的(de)發(fa)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)很(hen)複(fu)雜(za)，也(ye)是(shi)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)。如(ru)對(dui)建(jian)築(zhu)物(wu)抗(kang)裂(lie)要(yao)求(qiu)過(guo)嚴(yan)，必(bi)將(jiang)付(fu)出(chu)巨(ju)大(da)的(de)經(jing)濟(ji)代(dai)價(jia)。科(ke)學(xue)的(de)要(yao)求(qiu)應(ying)是(shi)將(jiang)其(qi)有(you)害(hai)程(cheng)度(du)控(kong)製(zhi)在(zai)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei)。這(zhe)些(xie)關(guan)於(yu)裂(lie)縫(feng)的(de)預(yu)測(ce)、預防和處理工作
，統稱之為“建築物的裂縫控製”。我國科技界和工程界正在不斷探索，有許多成功經驗值得借鑒。