钢筋混凝土结构的裂缝成因及控制分析

2017-12-09张志巍刘沈阳金晨建筑设计有限公司沈阳现代预应力工程有限公司

大陆桥视野 2017年14期

张志巍刘湛/ . 沈阳金晨建筑设计有限公司 . 沈阳现代预应力工程有限公司

钢筋混凝土结构的裂缝成因及控制分析

张志巍1刘湛2/ 1. 沈阳金晨建筑设计有限公司 2. 沈阳现代预应力工程有限公司

钢筋混凝土结构的裂缝问题，是建筑上比较常见的几个问题之一，这个问题不仅影响建筑的整体外观，还大大的降低了整个建筑的质量。及时的发现这个问题，找出产生问题的原因，并找到解决对策，是施工人员要完成的工作。本文对裂缝的成因以及解决产生裂缝的方法做一定的探讨。

钢筋混凝土结构；裂缝；成因；控制

引言

随着社会进步，人们对于整个建筑行业的要求也变得越来越高。钢筋混凝土结构的裂缝问题对于建筑来说是不可避免的，国家已经出台了规定，要求建筑物的使用时间不能低于50年，但是大部分的建筑商提供的材料并不能达到这个标准，一般使用20年就会出现各种问题。所以怎样解决裂缝问题，提高建筑的质量是如今行业内比较重视的问题。

一、常见的钢筋混凝土裂缝的类型

1.在建筑物四角的斜裂缝，与墙呈大约45度角，宽度不大于1.0mm。

2.板面沿顺钢筋方向的裂缝。

3.板上面沿墙边或梁边的裂缝。

4.沿PVC管线在板内埋设位置的裂缝。

5.沿在楼板留置的施工缝或后浇带位置的裂缝。

6.分布在板面上的不规则裂缝，裂缝比较窄，深度也非常的小。

二、形成裂缝的常见原因

1.荷载裂缝。

钢筋结构由于负重过大进而导致逐渐的变形，最终产生裂缝。这种类型的裂缝通常出现在结构受到拉力和振动比较强烈的地方。而产生的原因主要是因为对现场勘察不够仔细，导致设计的结构不合理，钢筋混凝土的负重能力不够大，在长期压力过大的情况下，结构就会出现裂缝。

2.温度裂缝。

对混凝土进行浇筑完毕之后，结构的内部会产生大量的水化热，这些热量被封闭在建筑内部，不能及时的发散出来，导致混凝土结构内部的温度大量升高，这样就会和混凝土结构外部的温度形成温度差，内外温差加大，就会导致受力的不平衡，根据热胀冷缩，内外的拉力变得越来越大，长此以往，结构就会产生裂缝.由于混凝土是由水泥、钢筋等等各种不同的物质形成的混合物，所以内部材料的分布必定是不均匀的，这导致各部分受力的不平衡，而混凝土抗拉强度及抗拉变形的不足，导致结构无法抵抗外力的作用，从而产生裂缝。

3.塑性收缩引起的裂缝。

这种类型的裂缝一般出现在比较干热天气或刮风天气,形状像干燥的泥浆面。裂缝的形状大部分是中间部分较大越往两端裂缝越小，裂缝的分布位置是没有规律的，形状的大小也由于受力的不同而不同。这种裂缝产生的原因是因为混凝土的表面水分比起内部挥发的要快，所以表面产生了快速的收缩现象，容易产生裂缝。裂缝的大小和水分蒸发的多少和快慢有着直接的关系。外部环境的空气湿度，温度以及影响蒸发的风力等原因，都会对结构表面的蒸发造成影响。外部的温度越高，空气湿度越小，风力越大，混凝土的水分流失的就越快，裂缝产生的就越多、越大。

4.水泥水化热引起的裂缝。

当钢筋混凝土的体量越大时，水化热就越不容易发散出来。随着水化过程的进行，结构的内部会产生大量的水化热，这些热量由于无法及时的从结构内部散发出来，导致结构内外的温度差越来越大，结构的内部与外部的受力相差也越来越大，当这个温度应力的数值超过了钢筋混凝土所能够承受的最大拉力值时，结构就会产生裂缝。

5.混凝土干缩引起的裂缝。

混凝土发生硬化时,会因为结构的干燥收缩而引起体积变化。当这种体积变化受到限制时,位于结构两端的固定梁,高配筋率的梁,或是浇筑在老混凝土上或坚硬岩石上的新混凝土,都可能产生这种裂缝。

6.碱一骨料反应(AAR)引起的裂缝。

将混凝土和水进行搅拌之后，水泥中的碱不断溶解到水泥当中去,这种碱液与活性骨料中的活性氧化发生化学反应,析出胶状的碱―硅胶,并从周围环境中吸收水分,体积可以增大到三倍,从而使得混凝土发生胀裂,特点就是裂缝中产生白色沉淀的胶体,呈杂乱的“地图”状。

三、裂缝控制的具体方法

在裂缝的修补方面有两种方法，一种是表面修补法，另一种是内部修补法，这两种修补法分别对产生缝隙的不同结构进行修补，方法也是不同的。

1.表面修补法。

这种修补法比较适合于对负重没有影响的表面和进深裂缝，以及大面积细裂缝防渗、漏水的处理。

2.内部修补法。

所谓的内部修补法是指用专业的机器——压浆泵把胶结料压入混凝土上的裂缝当中，胶结料在裂缝里硬化逐渐和裂缝融为一体，是原本因为产生裂缝而不稳定的结构重新趋于稳定。这种修补的方法主要用于对整体性要求比较高的结构当中，这种结构不能随意的进行拆解修复，所以在处理这些裂缝的时候，要采用不影响整体结构的情况下还能尽量修复的方法，而表面修补法恰恰符合这种要求。

3.荷载裂缝的控制。

在进行结构设计时，设计师要对混凝土的设计规范有详尽的了解，并且要按照规定对可能出现裂缝的部位进行准确的计算，通过计算再在这些结构部位进行合理的预防措施，尽量减少裂缝的产生。

4.温度裂缝的控制。

由于混凝土水化而产生的热量是无法避免的，所以在施工前就要提前做好散热的措施，避免结构的内外温度差距过大，可以对混凝土外部进行喷水、遮阳等措施，让内部产生的热量及时的散发出来，或者是对结构进行隔热措施，使得内外受热尽可能的相近。另一方面，在进行喷水散热时，也可能引起塑性收缩，又会产生裂缝，为了避免这些不必要的裂缝产生，在选取混凝土材料时就要严格挑选，按照产生裂缝最少的最优比例选择质量最高的材料，同时在材料中加入可以降低材料收缩的外加剂，从材料到结构再到预防措施，每一份都准备充分，将裂缝产生的可能性降到最低。

5.结构设计的控制。

结构设计的合理程度在很大程度上影响着结构的质量高低。在进行设计时，不仅仅要注重外部的美观，更要注重内在结构的不同会对整体造成的影响，譬如建材的选择，不同的结构需要的造价等等，只有当对每一部分都进行最合理的安排，对可能出现的变量做及时有效的应对措施，建筑质量才能提高。而钢筋混凝土上裂缝的产生可能是由以下几个原因造成的：

(1)未考虑混凝土因变形而产生裂缝的可能，没有配制相应的抗裂钢筋。

(2)没有考虑对结构的限制太大对产生裂缝的不利影响。

(3)采用高强混凝土虽然降低了自重荷载，但没有考虑高强混凝土增加开裂的可能性，缺乏必须的抗裂要求。

因此，钢筋混凝土在设计的时候要着重于加强抗裂方面的要求，并在比较容易发生变形的地方多配置上一个构造钢筋。结构设计的主要控制措施有：

(1)增加混凝土耐久性要求，并提出具体的耐久性指标。

(2)混凝土的结构设计要根据不同的情况进行具体分析，对于有可能产生结构变形的部位要配制适应结构的构造筋。

(3)对于要求比较严格的结构要留有产生形变的余地，对于某些变形能力差的结构之间可以设立一个滑动层。

(4)提前找出可能产生裂缝的部位，在这些部位增配构造筋，构造筋最好采用直径较小的变形钢筋，也可采用钢筋网片。

(5)在负重和结构要求允许的情况下，尽量使用强度比较低的混凝土。