浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因控制与处理

陈相勇

摘 要：钢筋混凝土结构的裂缝问题是建筑工程设计、施工极为重要的研究课题之一，自从钢筋混凝土结构问世以来，结构裂缝紧跟着技术的不断的发展，各参与建设人员的不断研究而结构裂缝仍然还是不断的出现，由于其复杂的结构体系,极易产生裂缝,处理如果不及时将会影响建筑物的外观、质量、结构安全以及使用寿命,严重时危及人身安全财产安全,而且处理麻烦,成本又高,故必须严格加以控制。特别是随着我国国民经济的持续发展，超高层建筑、大体积混凝土的涌现、泵送商品混凝土获得普遍应用之后，混凝土均质性虽然有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本人就在大量建设实践和现场实验研究基础上，对钢筋混凝土结构裂缝的原因、预防措施以及裂缝产生后的补救措施进行概述。

关键词：混凝土裂缝;成因;控制;处理

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。

（一）设计原因

1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

2.设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。

3.设计中构造钢筋配置过少或过粗、管线埋置等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。

4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。

5.设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

（二）材料原因

1.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。

2.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。

3.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。

4.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

（三）混凝土配合比设计原因

1.设计中水泥等级或品种选用不当。

2.配合比中水灰比(水胶比)过大。

3.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。

4.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

（四）施工及现场养护原因

1.现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。

2.拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混凝土），搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长，易产生裂缝。

3.连续浇筑时间过长，接槎处理不当，易产生裂缝。

4.高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。

5.大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。

6.现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。

7.现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。

（五）使用原因(外界因素)

1.构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。

2.野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。

3.周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。

4.意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

5.使用中短期或长期超载。

6.结构构件各区域温度、湿度差异过大。

二、裂缝的控制措施

（一） 设计方面

1、 设计中的‘约与‘松

在建筑设计中应处理好构件中‘约与‘松的关系。所谓‘约就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时。而所谓‘松就是结构完全处于自由变形无约束状态下。

2、尽量避免结构断面突变带来应力集中

如因结构或造型方面原因等而不得已时，应充分考虑采用加强措施。

3、采用补偿收缩混凝土技术

在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

4、 设计上要注意容易开裂部位

根据调查，各类结构的易裂部位如下：

4.1.框架机构和剪力墙结构房屋中的现浇混凝土楼板易裂部位

(1) 两端阳角处及山墙处的楼板；

(2) 房屋南面外墙设大面积玻璃窗时，与南向外墙相邻的楼板；

(3) 与周梁、柱、墙等构件整浇且受约束较强的楼板；

(4) 楼板中有预埋管线时，预留洞的四角处；

4.2.框架结构房屋中的框架梁在以下部位易出现裂缝

(1) 顶层纵向和横向框架梁的截面上部区域；

(2) 长度较长的端部或中部纵向框架梁；

(3) 横向框架梁截面中部。

4.3.剪力墙结构房屋中在以往部位易出现裂缝

(1) 端山墙；

(2) 开间内纵墙；

(3) 顶层和底层墙体；

(4) 长度较大（＞6m）的墙。

4.4.当冬季停工春季再继续施工时，地下室在以下部位易出现裂缝

(1) 地下室顶板、墙竖向；

(2) 地下室的窗上墙和窗下墙。

对以上易出现裂缝的部位，目前在设计中通常采用了“松”、“约”或“松约结合”的控制裂缝措施，工程经验表明在于材料、施工等部位密切配合的情况下，可取得较好的效果。

5、 材料选择

5.1．根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。

5.2．选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

5.3．积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

5.4．正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

6、混凝土配合比设计

6.1.混凝土配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定，根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外，其配制的混凝土还应符合4.3.2-4.3.10的规定。

6.2.干缩率：混凝土90d的干缩率易小于0.06%。

6.3.用水量：不宜大于170kg/m3。

6.4.水泥用量：普通强度等级的混凝土宜为270-450千克每立方米，高强混凝土不宜大于550千克每立方米。

6.5.水胶比：应采用适当较小的水胶比。混凝土水胶比不已大于0.60。

6.6.宜采用引气剂或引气减水剂。

（二）施工方面

1、模板的安装及拆除

1.1.模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工工具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载，以及上层结构施工时产生的荷载。

1.2.安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水，不影响混凝土均匀性及强度发展，并能保证构件形状正确规整。

1.3.安装模板时，为确保保护层厚度，应准确配置混凝土垫块和钢筋定位器等。

1.4.模板的支撑立柱应置于坚实的地面上，并应具有足够的刚度、强度和稳定性，间距适度，防止支撑沉陷，引起模板变形。上下层模板的支撑立柱应对准。

1.5.模板及其支架的拆除顺序及相应的施工安全措施在制定施工技术方案时应考虑周全。

1.6.底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求；当无设计要求时，混凝土强度应符合表4.3.1的规定。

2、混凝土的制备

应优先采用预拌混凝土，其质量应符合《预拌混凝土》GB/T14902的规定进行外，对品质、种类相同的混凝土，原则上要在同一预拌混凝土厂订货。如在两家或两家以上的预拌混凝土厂订货时，应保证各预拌混凝土厂所用主要材料及配合比相同，制备工艺条件基本相同。

3、混凝土的运输

1.运输混凝土时，应能保持混凝土拌和物的均匀性，不应产生分层离析现象，运送容器应不漏浆，内壁关滑平整，具有防晒、防风、防雨雪、防寒设施，并宜快速运输。运送频率，应保证混凝土施工的连续性。

2.运至浇捣地点混凝土的坍落应符合要求，当有离析时，应进行二次搅拌，搅拌时间应由实验确定。严禁向运输到浇筑地点的混凝土中任意加水。

4、 混凝土的浇筑

4.1浇筑时要考虑结构的浇筑区域、构件类别、钢筋配置状况以及混凝土拌和物的品质，选用适当机具与浇筑方法。

4.2浇筑之前要检查模板及其支架、钢筋及保护层厚度、预埋件等的部位、尺寸，确认正确无误后，方可进行浇筑。

4.3对现场浇筑的混凝土要进行监控，运抵现场的混凝土坍落不能满足施工要求时，可采取经实验确认的可靠方法调整坍落度，严禁随意加水。

4.4浇筑墙、柱等较高构件时，一次浇筑高度以混凝土不离析为准，浇筑时要注意振捣到位时混凝土充满端头角落。

4.5当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时，先浇筑墙、柱，待混凝土沉实后，再浇筑梁和楼板。当楼板与梁一起浇筑时，先浇筑梁，再浇筑楼板。

4.6分层浇筑混凝土时，要注意使上下层混凝土一体化。应在下一层混凝土出凝前将上一层混凝土浇筑完毕。在浇筑上层混凝土时，须将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体。

4.7对大体积混凝土，应控制浇筑后的混凝土内部最高温度及其与表面的温差、混凝土表面与环境的温差，内外温差不超过25℃，混凝土表面与环境差不超过15℃。

4.8滑模施工时应保持模板平整光洁，并严格控制混凝土的凝结时间与滑模速率匹配，防止滑模时产生拉裂、塌陷。

4.9施工缝初浇筑混凝土前，应将接茬处剔凿干净，浇水湿润，并在接茬处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂，保证施工缝结合良好。

5、混凝土的养护

5.1混凝土浇注完毕，在混凝土凝结后即须进行妥善的保温、保湿养护，尽量避免急剧变化、振动以及外力的扰动。普通混凝土养护时间不得少于7d；对掺用缓凝型外加剂或抗渗要求的混凝土，不得少于14d。

5.2冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接浇水养护，应用塑料薄膜和保温材料进行保温、保湿养护。保温材料的厚度应经热工计算确定。

6、管理方面

应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度，避免在混凝土施工中过分抢修工期，监督混凝土施工中制定的各项技术措施，必须严格执行。不应当预先指定设计及施工方法，设计图纸上不应指定施工单位采用尚不成熟的外加剂。施工过程中及验收后发现有少量的裂缝，应当采取化学灌浆方法和封闭方法加以处理，轻微的收缩裂缝不应作为“事故”处理，不应降低工程质量标准，采取适当措施以确保结构物的正常耐久使用，完全满足设计要求。

7、环境方面

注意施工的季节，环境的温湿度及气象变化对混凝土变形性能的影响，严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系，应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土，中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。注意暴雨中不能浇灌混凝土。

三、混凝土裂缝的处理方法

1、表面处理法

表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活動的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏 。

2、填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。

3、灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2~0.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。

4、结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时 间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。

5、混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

6、电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。

结束语：总之，为了减少混钢筋凝土结构在施工和使用过程中出现裂缝，必须从源头上、各个环节、各个过程进行有效的控制。