对钢筋混凝土结构的裂缝问题之我见

杨日孜

摘要：随着我国国民经济的发展，建造了大量各类钢筋混凝士结构建筑物。在这些钢筋混凝土建筑中，结构的裂缝问题是一个相当普遍的质量问题，严重的已影响到工程的使用和安全，是一个需要探讨和解决的技术难题。尽管裂缝问题引起了业界重视，但仍未得到很好解决。本文通过对裂缝产生原因的分析，并从实践中总结出一些预防及裂缝出现后相应治理措施，希望对我国建筑行业发展起到促进作用。

关键词：钢筋 混凝土结构裂缝

引言：许多混凝土结构物在投用后会不同程度的出现各类裂缝，对其进行鉴定分析时必须对裂缝进行评估分析。然而裂缝有很多类型，其产生的原因不同，特点也不尽相同，对结构的耐久性和安全使用影响也不同。不是所有的裂缝都会危及结构的安全和承载能力，就结构的受力裂缝而言，钢筋混凝土在受拉区可以有小于0.2mm裂缝，因而受拉区出现的裂缝不会直接影响构件的承载力，然而这些裂缝给腐蚀气液体浸入形成一条通道，降低构件的防腐能力。但在构件受压区出现的受力裂缝往往会导致结构的极限破坏。预应力结构中，当出现重复荷载作用时，会出现预料不到疲劳裂缝的破坏。然而，混凝土结构物出现的裂缝不仅是由于受力引起的。一条裂缝的出现可能是由一种或几种原因同时作用的结果。当进行结构物耐久性和安全性分析时，必须分清裂缝类型，调研裂缝特征，通过裂缝来鉴别结构体问题。

一、混凝土结构裂缝的成因

结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化，混凝土的不均匀性，结构不合理，原材料不符合要求，水灰比过大，基础不均匀沉降和模板变形，养护不及时等。混凝土结构裂缝的成因，大致可划分如下几类：

1、施工引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、制作、拆模、运输、吊装等过程中，若施工不规范，工艺不合理，容易产生裂缝。比较常见的有：

(1)混凝土保护层过厚，或踩塌已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，而形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

(2)混凝土振捣不密实，出现空洞，导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。

(3)混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起塌落度过低，或加大水灰比，出现不规则的收缩裂缝。

(4)混凝土初期养护不到位，使得混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。

(5)支架预压不够，或模板刚度不够，或拆模過早等使结构产生裂缝。

2、荷载引起的裂缝

钢筋混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生直接应力和次应力两种裂缝。

(1)直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝

在设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构剐度不足等。

在施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装等不规范。

(2)次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝

在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态与常规计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

结构中的凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生大的应力集中。在这些结构的转角处或构件形状突变处容易出现裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。

3、温度变化和混凝土收缩引起的裂缝

混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥释放大量的水化热，在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力；外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

4、冻胀引起的裂缝

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度对，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，使混凝土出现裂缝。

5、材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可导致结构出现裂缝。

水泥安定性不良，过期受潮，含碱量较高；骨料粒径超标、级配不良、杂质含量超标等而影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大；采用氯化物等杂质含量较高的拌和水及含碱的外加剂等均可能影响结构出现裂缝。

二、混凝土结构裂缝的预防措施

1、混凝土配料、搅拌及浇筑

(1)配合比设计应尽量采用低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确,搅拌时间应保证;(2)浇筑分层应合理,振捣应均匀、适度,不得随意留置施工缝。

2、设计方面

(1)建筑平面造型在满足使用要求的前提下,力求简单;控制建筑物的长高比,增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力;(2)正确设置沉降缝、变形缝,位置和宽度选择要适当,构造要合理;(3)砖混结构底层窗台下应采用加筋砌体,洞口较宽的窗台下宜设置钢筋混凝土梁,以防止窗台因地基沉降产生竖向裂缝;构件配筋要合理,间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板,上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处,宜加设抗剪钢筋。

3、材料方面

(1)水泥:根据工程条件不同尽量选用水化热较低、强度较高的水泥,严禁使用安定性不合格的水泥;(2)骨料应选用粒径适当、级配合理、无碱性反应、有害物质及含泥量符合规定的砂、石材料;(3)外掺料宜掺入适量粉煤灰和减水剂等外加剂,超长建筑物或构筑物可加入微膨胀剂,以改善混凝土工作性能,降低水泥用量和用水量,减少收缩。

4、施工方面

(1)加强地基的检查与验收,复杂地基,应做补充勘探。异常地基处理必须谨慎,尽可能使其处理后的承载力与本工程正常地基承载力相同或相近;(2)合理设置后浇带,较长的墙、板、基础等结构和主楼与裙房之间等高低层错落处,均应设置后浇带。具体要求可由设计单位确定;(3)加强混凝土的早期养护,并适当延长养护时间,当柱、墙等构件浇水养护有困难或不能保证其表面湿润时,应采用覆盖保温材料等做法,以减少混凝土的收缩变形;(4)大体积混凝土施工,应做好温度测控工作,采取有效的降温措施,保证构件内外温差不超过规定(25℃);(5)钢筋绑扎位置要正确,保护层厚度准确,钢筋表面应洁净,钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。

三、混凝土裂缝的处理

针对已发生的裂缝,比较常用和成熟的施工方法有以下四种:

1、表面处理法

表面处理法是对混凝土构件表面较浅的裂缝用水泥砂浆或环氧树脂表面涂刷处理。这些表面裂缝一般都很细很浅,裂缝深度尚未达到钢筋表面,一般用高标号的砂浆进行表面涂抹即可。如果表面裂缝贯通底部,出现漏水的情况,可通过在构件表面贴补防水片等方法来解决。

2、填充密实法

填充密实法是对中等宽度裂缝的处理,将裂缝处凿成凹槽再填充相应材料修补。当裂缝宽度小于0.3mm时,可采用专用的混凝土封堵材料来填充裂缝。

3、压力灌浆法

压力灌浆法又称注浆法,它不仅修补面层而且能通过压力将注射用胶注到混凝土的内部裂缝处,对裂缝进行粘结封闭和补强加固,此种方法处理效果好,应用范围广。

4结构补强法

因外部因素造成的较大裂缝,严重影响使用,如不及时采取措施,会危及整个建筑物的安全。例如外荷载超出设计的承载力、地震、爆炸、火灾等因素引起的裂缝,或由于钢筋锈蚀造成的构件承载力不足等原因引起的裂缝,通常采取结构补强法。

综上可以看出混凝土结构裂缝产生原因繁多,但实践证明采取上述措施能有效预防钢筋混凝土结构裂缝,能取得较好的社会效益和经济效益,期望本文能为建筑业同行提供有益的借鉴。

四、结束语

建筑结构设计质量,密切关系到人民生命财产的安全,责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业,我们必须在工作中,不断地学习、总结,才能有所进步,才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因,希望与同行们一起讨论、共同提高。