混凝土结构常见裂缝分类及养护建议

2019-07-01

福建质量管理 2019年13期

(身份证号：4102211991****4815)

引言

裂缝是钢筋混凝土结构最为常见的病害，几乎存在于各种混凝土结构。不同类型的裂缝，其产生原因和危害程度也各不相同。因此，对裂缝的处理就需要“对号入座”，不同类型采取不同的措施。混凝土构件出现裂缝的本质原因是：各种作用下，构件某部位产生的拉应变超过了混凝土的极限拉应变。

一、常见裂缝的种类

(一)非荷载裂缝

非荷载裂缝是指在在温度变化、材料收缩以及内部钢筋锈蚀等作用引起的裂缝。这种裂缝不涉及结构的受力，是由于外界或自身的物化性质的改变引起的。非荷载裂缝又分为收缩裂缝、温度裂缝、碱骨料反应裂缝、钢筋锈胀裂缝。

1.收缩裂缝

混凝土在硬化过程中会发生收缩，这种收缩是由几个方面引起的，如水泥水化反应过程中的化学收缩、水分蒸发引起的干燥收缩等，一旦有外界的约束限制混凝土在硬化过程中的收缩，混凝土表面就会产生拉应力，当拉应力产生的应变值超过混凝土的极限拉应变，表面就会产生裂缝。如T梁腹板在硬化过程由于模板约束而形成的竖向裂缝、楼板表面形成的不规则裂缝、框架梁在两端柱的约束下产生的均布竖向裂缝。

收缩裂缝一般主要特征是：均匀分布在构件表面，每条裂缝大致呈现两头小、中间大的枣核状，宽度一般在0.05～0.20mm。收缩裂缝一般对结构受力影响不大，主要影响表观。

2.温度裂缝

温度裂缝主要发生在大体积混凝土结构中，裂缝特征是无固定走向，通常纵横交错，呈现出无规律状态。在浇筑大体积混凝土结构时，混凝土内部会释放大量的水化热，使混凝土内部和表面温差较大，表面膨胀程度较大而内部膨胀程度较小，这就致使表面产生一定的拉应力，当拉应力对应的应变值超过混凝土的极限拉应变，混凝土表面就会出现裂缝。一般大体积混凝土出现的温度裂缝仅出现在表层。

3.碱骨料反应裂缝

碱骨料反应裂缝是由于使用了碱活性物质较高的粗骨料导致的。由于粗骨料中的碱活性物质和混凝土中的碱发生反应生成了膨胀性物质，导致混凝土内部出现膨胀从而引起表面的开裂。碱骨料反应裂缝整体上呈现出网状的龟裂状态，裂缝宽度随裂缝走向基本不变，宽度一般较小。

4.钢筋锈蚀裂缝

钢筋锈胀裂缝的形成原因在2.5部分进行阐述，这里不再赘述，值得注意的是钢筋锈蚀裂缝的特征。钢筋锈蚀裂缝主要沿着最外层钢筋走向，由内而外开裂，通常裂缝处会有黑色的锈痕。钢筋锈蚀裂缝见图1。

图1 钢筋锈蚀引起的裂缝

(二)荷载裂缝

荷载裂缝是指钢筋混凝土构件在荷载作用下不堪重负，从而引起的裂缝。结构裂缝的出现是结构承载能力不足的标志，应严格监控裂缝发展变化情况。一旦超限，就要考虑对结构进行加固处理。

1.梁底横向裂缝

梁在荷载作用下的受力特征主要表现为跨中部位的受弯和支点附近的受剪，梁底出现横向裂缝表明在正弯矩作用下底面拉应力超过了混凝土抗拉强度。

梁底横向裂缝主要分布在梁L/4～3L/4范围内，底面开裂并延伸至侧面。对于普通钢筋混凝土梁，允许出现开裂，但应在限值范围以内；对于预应力构件，一旦出现梁底横向裂缝，应立即安排特殊检查，判定构件承载能力。

2.梁端斜向裂缝

梁端斜向裂缝主要是由于梁抗剪能力不足引起的，常位于靠近支座的梁端L/4范围内的腹板位置，自支座向跨中斜向上发展，与水平方向呈30°～60°交角。检查时候应注意裂缝的走向，记录裂缝位置、长度、宽度和斜交角。

导致梁端出现剪切裂缝的原因很多，如腹板截面过薄、单板受力，但本质原因都是竖向剪切力超过梁的抗剪承载力。

(三)基础变位裂缝

基础变位裂缝通常是由于地基不均匀沉降引起结构产生较大内力产生的裂缝，一般向着30°～45°方向发展，且随地基变形的稳定而逐渐稳定。砌体结构常常发生这样的裂缝。一般来讲，门洞、窗洞附近应力较为集中，一旦发生基础不均匀沉降，这两处附近最容易出现裂缝。解决基础变位裂缝的关键在于控制基础不均匀沉降。

二、裂缝养护建议

由于混凝土表面裂缝种类较多，不同裂缝有各自不同的特征，同时各种裂缝对应的处理方法也大为不同。这就要求我们首先能够判定裂缝的性质，即判定其为荷载裂缝或是非荷载裂缝。

(一)非荷载裂缝处理建议

非荷载裂缝一般宽度较小，且不影响结构的受力，通常的处理方法如下：

1.裂缝宽度ω≤0.15mm，建议表面封闭；

2.裂缝宽度ω>0.15mm，建议注浆封闭，并加强观测。

(二)荷载裂缝处理建议

荷载裂缝是由于结构不堪负荷的预兆，一经发现应立即加强观测，并适当考虑必要的加固措施，常见的加固措施有粘贴钢板、粘贴碳纤维布、施加体外预应力、增加构件尺寸等。图2是梁端斜向裂缝的加固。

(a)粘贴钢板 (b)粘贴碳纤维布 (c)增大构件尺寸

图2梁端斜向裂缝的加固措施

(三)基础变位裂缝处理建议

产生基础变位裂缝的本质原因在于基础不均匀沉降。因此，对基础沉降裂缝不能仅仅修复裂缝，更重要的是解决地基的沉降问题。对于在役混凝土结构而言，最常用的地基加固方法是注浆加固技术，即通过向沉降部位的地基注射膨胀性物质达到提高地基密实度和承载力的目的[i]。注射方式和注射量可由ANSYS、ABAQUS等工程有限元软件模拟计算得出。