建筑工程结构设计中的裂缝问题研究

刘勇

【摘要】建筑工程混凝土结构由于多方面原因往往会出现一些裂缝，分析了混凝土裂缝产生的原因，并对裂缝的产生进行有效的防治，对保证混凝土结构的整体性和耐久性及正常使用具有重要的意义。

【关键词】混凝土结构；裂缝；问题；防治措施

中图分类号：TU37 文献标识码：A

一 、裂缝特征分类

（1）横向裂缝：结构件截面出现的横向裂缝，一般是由于荷载、收缩及温度作用所致。

（2）剪切裂缝：因结构的荷载作用或错移位所引起的轻微裂缝。

（3）交叉裂缝：在外力作用下，一般在柱端部和墙面出现X形的交叉裂缝，处理前按结构的实际分析评估后进行。

二 、产生裂缝的原因

1具体可归结为温度和湿度变化、外荷载产生的变形过大和施工方法不当这三种原因。具体类型有：

（1）水泥干缩产生的裂缝。这种裂缝出现在混凝土的表面，比较细小。水泥是水硬性材料，具有干缩性，在硬化初期如果养护不当造成水份不足则可能产生裂缝。

（2）温差变化，由热胀冷缩效应引起的裂缝。这种裂缝一般出现在温差变化较大的环境及面积或长度较大，而又未在适当的部位留设伸缩缝的构件或结构上。

（3）应力集中引起的裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土板的阴阳转角处或支座处。是由于板面负弯矩钢筋配筋不足或钢筋粗而间距过大造成的。

（4）不均匀沉降引起的裂缝。由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大粱及其它构件拉力过大而出现裂缝。

（5）施工中，在混凝土初凝阶段因模板振动、变形或移位会使结构产生裂缝。

（6）加荷过早产生的裂缝。施工时因拆模过早，混凝土强度未达到设计要求而提前加荷。使构件过载而出现裂缝。

（7）施工缝处理不好则可能在施工缝部位出现裂缝。

2使用中随时间延长而出现的裂缝

（1）锈蚀裂缝：是在结构物投用一定时期后，沿主筋方向出现的纵向裂缝，这是钢筋出现生锈初期的膨胀结果。这种裂缝的产生不是因收缩、温度及荷载作用引起的，而是钢筋自身腐蚀产生的，如不及时进行处理，将会导致混凝土开裂，保护层脱落，更加快钢筋锈蚀破坏。

（2）盐类及酸类浸蚀引起的裂缝：对环境产生的盐类及酸类气液体的浸蚀，在对结构处理前，应首先清除结构内已浸蚀的介质，然后根据结构重要性和对结构的影响进行处理，在处理的表面涂覆、防腐涂料保护。

（3）碱骨料反应形成的裂缝：根据原材料碱骨料反应的程度大小，区别不同情况处理。

三、 钢筋混凝土裂缝的防治措施

1材料的保证措施

正确选用水泥，要控制水灰比，使之不大于0.4，为保证混凝土拌合物有一定的流动性，可掺入优质粉煤灰和高效减水剂，来确保混凝土的可泵性。而使用减水剂时，一定要做与水泥相容性试验，选择与水泥结合后流动性好的减水剂；选用级配良好的骨料，粗细骨料的用量占混凝土总体积的65%～75%，是影响混凝土质量的重要因素，要重视砂石的质量，石子应选用连续级配的碎石，最大粒径控制在15～20mm.

2 设计措施

（1）在结构设计时，对于钢筋混凝土现浇板应尽量避免过大的跨度，可以通过增加次梁根数来减小现浇板的跨度，以避免现浇板的厚度过大，现浇板的跨中挠度过大，现浇板的跨中裂缝、支座裂缝过大，从而提高现浇板的可靠度与安全性。

（2）在设计中，经常会出现梁板下口平齐，此时，为了现浇板下部钢筋在支座内锚固更加可靠，板底钢筋在梁处应放在梁下部钢筋的上面，设计图还应有大样图表示。

（3）在平面布置上应该尽量规则。减少凹凸转角、体形突变等，这些位置往往是薄弱部位，存在着应力集中，在受到混凝土收缩及出现温差变化时而容易产生裂缝。另外，房屋的长度等于或大于40m时，可将房屋每隔20m左右在板的支座上设置l0mm宽的伸缩缝，将长板变为短板，而原来配置的钢筋不断开。

3施工措施

（1）严格控制混凝土施工配合比。我国一些城市提高设备利用率，节约能源，都采用商品混凝土。现场应逐车严格控制好商品砼的坍落度检查，以保证砼熟料的半成品质量。加强对商品混凝土进行塌落度的检查是保证施工质量的重要因素。

（2）在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。

（3）嚴格施工操作程序，不盲目赶工。杜绝过早上砖、上荷载和过早拆模。在浇捣过程中更要派专人护筋，避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片，承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝。

（4）施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案，杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝，以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时更要杜绝在未浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂，造成变形。

（5）施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行一周左右的妥善保湿养护，并建议采用喷HL等品种和养护液进行养护，达到降低成本和提高工效，并可避免或减少对施工的影响。

四、对裂缝的弥补处理

混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法。混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。

1 表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

2 灌浆、嵌逢封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压人混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的，常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3 结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积。在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

4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，然后再置换人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。

5仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

四 结语

综上所述，要控制钢筋混凝土裂缝的产生，必须在材料质量控制、设计阶段、施工过程中有针对性地采取有效的技术措施，才能使钢筋混凝土结构尽量不出现裂缝或减少裂缝的数量和宽度的。