浅谈钢筋混凝土结构普通裂缝的分析与探讨

庄志婉

【摘 要】本文在大量调查的基础上，对钢混结构裂缝产生的原因，裂缝产生的部位及其形态特点，还有可能造成的危害进行了分析。并且在调研的基础上，我们还进行了大量的辅助性试验，对裂缝产生的原因进行了验证，并提出了一些裂缝的防治方法与补救措施。

【关键词】钢筋混凝土；裂缝；断裂；承载能力

1.混凝土结构产生裂缝的原因

1.1由于水化热引起的混凝土开裂

由于混凝土中使用的水泥是一种具有活性的碱性材料，在混凝土凝结和硬化工程中，水泥和水产生水化反应，释放出大量的热，导致混凝土自身温度升高。这种裂缝往往在混凝土内部温度不宜导出的情况下产生。

1.2混凝土塑性期收缩裂缝

混凝土塑性期收缩裂缝是混凝土结构中最常见，也是最易出现的裂缝。这种裂缝发生在混凝土浇筑后数小时，混凝土仍处于塑性状态的时刻。其产生原因主要是混凝土在初凝前表面水分蒸发快，混凝土结构表层出现干缩。

1.3混凝土干缩引起的裂缝

普通混凝土在硬化过程中，由于水分的流失产生干缩而引起体积变化，这种过程往往维持时间较长。当这种体积变化受到约束时，如两端固定的梁，或四周约束的板等几何尺寸较大的构件最易产生此种裂缝，浇注在老混凝土或岩基上的新混凝土由于收缩比率不同也可能产生这种裂缝。

1.4混凝土中由于碱集料反应引起的裂缝

混凝土中的主要成分之———水泥是碱性活性物质，当混凝土中的粗、细骨料具有易与碱性物质反应的活性物质时，骨料易与水泥中的碱性物质发生化学反应，反应后的生成物体积往往比反应前的体积增大数倍。这种反应通常称为碱集料反应。裂缝多出现在建筑物的潮湿部位，湿度越大，愈严重。

1.5钢筋腐蚀引起的裂缝

当混凝土保护层过薄，特别是混凝土的密实性较差时，由于空气中或水气中溶解的二氧化碳的侵入，发生化学反应将导致混凝土中的钢筋由原来所处的碱性环境变为酸性环境。钢筋在酸性环境中很容易被氧化对周围的混凝土造成挤压而胀裂。因此这种裂缝对建筑物的耐久性具有严重的影响。

1.6荷载作用引起的裂缝

结构物在荷载作用下要产生变形，当变形量超过控制值时常会产生荷载裂缝。由于产生裂缝的荷载性质不同，产生的裂缝形状各异。

1.7其它原因引起的裂缝

由于外界温度的作用也常会引起结构物产生裂缝。如屋顶保温层性能差对由于季节交替产生温度应力作用常常会引起楼房顶层或上面数层房屋门窗口的上面两角出现倒八字形裂缝。

由于建筑材料质量问题也会引起混凝土结构开裂。主要是由于砂、石含泥量高或含有机物质超标，而严重影响混凝土的强度才导致裂缝出现的。混凝土搅拌用水也应严格按照规范标准要求执行，不能采用含盐成分过高的地下水拌制混凝土，否则也会造成混凝土的龟裂。

2.混凝土结构裂缝的特点（常见）

2.1温度裂缝的特点

温度裂缝是混凝土结构最常见的裂缝之一，我们通过对C20，C40，C60三种不同强度混凝土试块的温度变化试验发现，当环境温度变化较大时，尤其是在混凝土塑性期温度变化范围较大时（试验测试温度为5℃—65℃），极易引起混凝土试件产生温度裂缝。

2.2荷载裂缝的特点

钢筋混凝土结构中，拉应力主要由钢筋承受，而压应力则主要由混凝土承担。在钢筋混凝土结构中，构件受到弯矩、轴向力或剪力作用时往往会出现裂缝，这种裂缝称为荷载裂缝。当荷载过大时，混凝土出现受压破坏裂缝，裂缝形状不规则，但混凝土出现受压裂缝时，表示混凝土接近极限承载能力。

2.3其他类型裂缝的特点

干缩裂缝往往是不规则的龟裂状，宽度一般情况下不会很宽，可能是贯穿裂缝，也可能是非贯穿裂缝。干缩裂缝与所选用混凝土材料的配比、周围工作环境的干湿程度、构件几何尺寸的大小等多种因素相关联。

地基不均匀沉降常导致建筑物整体受力不均而在局部出现竖向裂缝，随着沉降的加剧，裂缝也将逐渐发展。其具有着特定的裂缝形态，较易识别和划分。钢筋锈蚀裂缝多为顺筋裂缝，碱集料反应导致的裂缝则是由内向外发展，且沿裂缝常有碱硅凝胶渗出。

3.钢筋混凝土结构裂缝出现后的治理措施

经过前面的研究，对钢筋混凝土结构的裂缝类型和成因有了一个基本的了解，对于钢筋混凝土裂缝应采取“预防为主、治理为辅”的方针。但对于已出现的混凝土结构裂缝可采取以下治理措施。

3.1由于温度和干缩形成的混凝土裂缝

由于这种裂缝对结构的承载力无大影响，该裂缝的存在主要是影响结构的使用功能或耐久性，因此通常采取压力灌浆的方法对裂缝进行封堵，灌浆材料依据使用功能而定。

3.2荷載裂缝出现时结构的加固与裂缝的处理

混凝土出现荷载裂缝意味着结构承载能力的不足，因此，在处理荷载裂缝之前应搞清产生荷载裂缝的结构原因，以便采取合理的结构措施，增加结构承载能力。一般而言采用的补强方法有以下几种：

3.2.1加大截面加固法：即在原混凝土构件外，叠浇新的钢筋混凝土，增大构件的截面积和配筋，达到提高构件承载能力和刚度，降低柱子长细比的目的，常用于梁、柱、板等混凝土构件。

3.2.2外包钢加固法：是在原混凝土构件包以型钢，大幅度提高构件承载力的一种加固方法。可用于柱和梁的加固。

3.2.3预应力加固法：是采用体外补加预应力拉杆或型钢撑杆，对结构和构件进行加固的方法。

3.2.4粘贴钢板加固法：是指用胶粘剂把薄钢板粘贴在混凝土构件表面，使薄钢板与混凝土整体协同工作的加固方法。常采用的钢板为普通钢板式16锰钢为宜，胶粘剂为结构胶（914胶）。

3.2.5钢筋混凝土结构经加固后再对裂缝进行补强处理，目前，对钢筋混凝土结构裂缝补强加固也可采用粘贴高强碳纤维布的方法，由于碳纤维材料重量轻、弹性模量高、抗拉能力强等优点，这种加固补强的方法得到越来越广泛的应用。

3.3对于其他原因产生的裂缝修补方法也应先找出产生裂缝的原因，经结构处理使裂缝基本处于稳定情况时再根据裂缝特点进行修补。修补时仍以表面修补法、加压灌浆法和填充密封法应用最为广泛。

4.结语

钢筋混凝土结构的承载力由混凝土材料自身特点所决定，裂缝的出现是十分普遍的现象，但只要精心设计、认真施工，采用合理的混凝土配比，严格控制混凝土原材料的品质，完善施工管理，加强混凝土养护，必要时适当添加混凝土外加剂或外加材料。一旦混凝土结构出现裂缝时，应根据裂缝特征，分析其种类和产生的原因，针对不同情况，有的放矢，予以治理。随着建筑市场的不断完善和发展，钢筋混凝土建筑会越来越多，随着新材料、新工艺的不断出现，混凝土裂缝问题最终会得到较好的解决。

参考文献：

⒈ 中华人民共和国国家标准.GB50010—2002.混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2002

⒉ 中华人民共和国国家标准.GB50068—2001.建筑结构可靠度设计统一标准.北京：中国建筑工业出版社，2001

⒊ 中华人民共和国国家标准.GB/T50081—2002.普通混凝土力学性能试验方法标准.北京：中国建筑工业出版社，2003

⒋ 沈荣熹，纤维混凝土，见：龚洛书主编，《混凝土实用手册》，第2版，中国建筑工业出版社，1995

⒌ 湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学，《土木工程材料》，中国建筑工业出版社

⒍ 刘文峰主编，《混凝土结构设计原理》北京：高等教育出版社，2004.12

⒎ 叶列平编著.混凝土结构（上册）.北京：清华大学出版社，2002

⒏ 徐有邻，周氐.混凝土结构设计规范理解与应用.北京建筑工业出版社，2002

⒐ 王鐵梦著.工程结构裂缝控制.北京：中国建筑工业出版社，2007

⒑ J.H.邦奇[英]著，王怀彬译，结构混凝土试验.北京：中国建筑工业出版社，1987：153-158。

⒒ 混凝土质量专业委员会，高强与高性能混凝土专业委员会编，《钢筋混凝土结构裂缝控制指南》.北京：化学工业出版社，2004

⒓ 王铁梦著，《工程结构裂缝控制》，北京：中国建筑工业出版社，1997