鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防控處理措施的研究 李波黃秀霞（吉林廣播電視大學(xué)，吉林 長春130022） 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土木工程中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也呈現(xiàn)快速增長。特別是最近20年，商品混凝土得到廣泛應(yīng)用以后，混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時，裂縫防控 難度大大增加了，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫是土木工程中較為普遍存在的問題，它長期困擾 著工程設(shè)計(jì)和施工人員。加強(qiáng)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因的研究，并提出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂 縫的防控措施和處理方法，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義和較高的社會經(jīng)濟(jì)效益，也是廣大科技人員 和土木工程技術(shù)人員必須面對的重要課題。一、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分類及危害 1、鋼筋混凝土結(jié)

2、構(gòu)裂縫的分類。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫就其開展程度分為表面裂縫、貫穿性裂縫、破壞性裂縫；就其在結(jié)構(gòu)表面形狀分為網(wǎng)狀裂縫、爆裂狀裂縫、不規(guī)則短裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、斜裂縫等；按其發(fā)展情況分為穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫、能閉合裂縫和不能閉合的裂縫；按其尺寸大小分 為微觀裂縫和宏觀裂縫兩類，微觀裂縫是混凝土內(nèi)部固有的一種裂縫，它是不連貫的，一般存在于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，尺寸較小裂縫寬度通常情況下不超過0.5mm，宏觀裂縫是指尺寸較 大的裂縫，裂縫寬度通常情況下大于0.5mm，可存在于混凝土內(nèi)部，也可存在于混凝土表面；按時間可分為施工期間形成的裂縫和使用期間產(chǎn)生的裂縫；按其影響因素可分為設(shè)計(jì)因素裂縫、材料因素裂縫

3、、施工因素裂縫、使用因素裂縫、溫度因素裂縫，不均勻變形因素裂縫、鋼筋銹蝕裂縫等幾大類。2、 常見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是多組分復(fù)合材料，在各種條件變化和各種材料變形不一致的情況下， 微觀裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可避免的，這種細(xì)微裂縫如果不擴(kuò)展或在一定范圍內(nèi)擴(kuò)展的話，它 對一般的工業(yè)與民用建筑的正常使用是不會造成危害的，有害與無害的界限由結(jié)構(gòu)使用功能 決定的。對鋼筋混凝土，特別是有充分構(gòu)造配筋的鋼筋混凝土出現(xiàn)一定程度的裂縫，不會迅速導(dǎo)致破壞，只是限制裂縫寬度的問題，使其達(dá)不到有害程度。但實(shí)際使用過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下或是進(jìn)一步溫差和干縮的情況下，細(xì)微裂縫會開始開展并相互貫通

4、， 從而發(fā)展成較大裂縫，對結(jié)構(gòu)造成極大的影響，形成危害。常見危害有：影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力；引起鋼筋銹蝕，使保護(hù)層崩落；影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用；降低結(jié)構(gòu)剛度，影響建筑物的整體性；影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能和使用壽命；影響建筑物的美觀；裂縫大的可能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件徹底報(bào)廢、造成工程返工、材料浪費(fèi)、延遲工期以及較大的經(jīng)濟(jì)損失。二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成的原因 要解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，必須從裂縫形成的原因入手，裂縫的形式很多，正確判斷和分析裂縫成因是采取有效措施控制裂縫形成和發(fā)展以及對建筑造成危害的基礎(chǔ)。 1、設(shè)計(jì)方面因素形成的裂縫設(shè)計(jì)方案不合理導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。設(shè)計(jì)中采用預(yù)應(yīng)力、支座位

5、移、反變形法等手段提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度時，應(yīng)充分考慮這些方法對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的不利影響，否則易導(dǎo) 致裂縫的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)中充分考慮材料特性、施工方法等因素導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮混凝土 的收縮、變形、混凝土的水灰比、施工順序等因素，防止裂縫過早出現(xiàn)。設(shè)計(jì)中鋼筋配置不當(dāng)易導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。設(shè)計(jì)時由于簡化計(jì)算處理不當(dāng)，使構(gòu)件在受約 束處沒有配置鋼筋或配置鋼筋過少，而導(dǎo)致構(gòu)件受力后在受約束處產(chǎn)生裂縫。應(yīng)力集中導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面發(fā)生突變，在截面變化處出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集 中而使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。 設(shè)計(jì)時對使用環(huán)境情況考慮不全導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮使用環(huán)境的影響，酸，堿，鹽等腐蝕性介

6、質(zhì)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，考慮不全，極易導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫。2、材料方面因素形成的裂縫水、砂、石、水泥等原材料選用不符合規(guī)范要求，從而引起混凝土出現(xiàn)裂縫。如，砂石含泥量過大、水泥受潮或過期、水不潔凈和水中有油等情況。骨料顆粒級配不當(dāng)或采用不恰當(dāng)?shù)拈g斷級配，使混凝土的收縮增大，從而引起混凝土 出現(xiàn)裂縫，水泥用量大、水灰比小、坍落度過大、砂率過高、石子粒徑太大等原因引起混凝土出現(xiàn)裂縫。鋼筋銹蝕引起的裂縫。因?yàn)殇摻钿P蝕使鋼筋有效面積減少，鋼筋與混凝土的握力減弱，使結(jié)構(gòu)承載力下降，將引起更多的裂縫。早強(qiáng)劑、減水劑、摻和料等外加劑選用不當(dāng)或摻量不合適等原因引起混凝土出現(xiàn)裂縫。水泥品種、等級選用不當(dāng)引起混凝土

7、出現(xiàn)裂縫。不同品種水泥的收縮值取決于水泥組 分含量及水泥的細(xì)度等，產(chǎn)生的水化熱越高，混凝土的收縮度變形越大。3、混凝土收縮形成的裂縫 混凝土塑性收縮引起混凝土出現(xiàn)裂縫。原因是混凝土澆筑后凝結(jié)過程中，其表面失水過快及自身 產(chǎn)生水化熱而出現(xiàn)的。 混凝土化學(xué)收縮引起混凝土出現(xiàn)裂縫。主要是因?yàn)樗嗟乃磻?yīng)使混凝土的體積出現(xiàn)收縮而引起的裂縫?；炷粮稍锸湛s引起混凝土出現(xiàn)裂縫。是由于混凝土硬化過程中表面失水過多而引起的裂縫。環(huán)境溫度變化引起混凝土出現(xiàn)裂縫。主要是因?yàn)榄h(huán)境溫度下降使混凝土受拉而引起的裂縫。4、施工方面因素形成的裂縫施工工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)引起的裂縫。如沒按設(shè)計(jì)要求和有關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，澆筑振搗不密

8、實(shí)。施工現(xiàn)場保護(hù)措施不到位引起的裂縫。如混凝土早期脫水引起收縮裂縫；混凝土澆筑后環(huán)境溫差過大使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。現(xiàn)場模板拆除不當(dāng)引起的裂縫。如拆模時間過早、拆模順序不當(dāng)使混凝土產(chǎn)生拆模裂縫?，F(xiàn)場預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)引起的裂縫。如預(yù)應(yīng)力超張拉、偏心等引起混凝土張拉裂縫。凍脹引起的裂縫。吸水達(dá)到飽和狀態(tài)的混凝土，當(dāng)外界大氣溫度低于0時，混凝土內(nèi)游離狀態(tài)的水凍結(jié)為冰，由于水變成冰時體積會膨脹，混凝土?xí)a(chǎn)生應(yīng)力而發(fā)生裂縫。鋼筋保護(hù)層偏大。施工澆筑混凝土?xí)r為鋪設(shè)架板，施工人員在鋼筋上踩踏致使板面負(fù)筋下沉，混凝土保護(hù)層偏大，引起開裂。5、使用方面因素形成的裂縫建筑物、構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生的沉降裂縫。使用

9、荷載超過設(shè)計(jì)荷載致使混凝土產(chǎn)生受拉開裂。使用過程中結(jié)構(gòu)形式或受力狀態(tài)發(fā)生改變。如隨意拆除承重墻或鑿洞等，致使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。周圍環(huán)境影響。酸、堿、鹽等對結(jié)構(gòu)的侵蝕，引起的裂縫。偶然因素。如發(fā)生地震、火災(zāi)、爆炸等引起的裂縫三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防控措施 1.設(shè)計(jì)方面的防控措施設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)較大應(yīng)力集中現(xiàn)象的構(gòu)造，例如截面突變，刻槽、開洞等，若因建筑結(jié)構(gòu)或其他方面原因必須做時，應(yīng)充分考慮采取措施予以加強(qiáng)。重視對鋼筋的配置，特別是針對不同受力假設(shè)采用不同的計(jì)算簡圖時，受力鋼筋和構(gòu)造配筋的確定應(yīng)予以高度重視，構(gòu)造配筋對有效控制裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展十分重要。重視對結(jié)構(gòu)薄弱部位、易開裂部位的處

10、理，例如深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)結(jié)合處、高低跨處、高層與底層結(jié)合處以及不同結(jié)構(gòu)形式結(jié)合處等。設(shè)計(jì)中處理好柔性和剛性的關(guān)系。結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件都是約束與被約束的關(guān)系。所受約 束越強(qiáng)，產(chǎn)生足夠變形的余地就越小，就越容易開裂。所以，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重視結(jié)構(gòu)中相連 構(gòu)件的約束關(guān)系。不能一味的追求柔性或剛性，應(yīng)靈活運(yùn)用，達(dá)到柔性和剛性并重。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對設(shè)計(jì)中所選用材料的特性、結(jié)構(gòu)的施工程序和施工方案有比較清楚的認(rèn)識，有的放矢的選擇結(jié)構(gòu)方案和所使用的材料。2、材料方面的防控措施在選擇的水泥、沙子、石子等材料時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇符合規(guī)范要求的材料。選擇適宜的外加劑和摻和劑，可以顯著的提高混凝土的工作性能、降低水泥用量、降

11、低水化熱。應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。在混凝土中加入一定量的膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮，是解決混凝土由于收縮而產(chǎn)生裂縫的一種有效措施。3、施工方面的防控措施確定合理的施工方案。施工方案是否合理不僅關(guān)系到整個施工過程，而且與預(yù)防控制裂縫有很大關(guān)系，重點(diǎn)是確定一次澆筑量、施工縫間距、位置及構(gòu)造，混凝土運(yùn)輸、振搗以及澆筑時間、澆筑溫度等。加強(qiáng)施工管理確保施工質(zhì)量。在施工過程中，由于未按規(guī)范操作常常會引起混凝土裂縫的產(chǎn)生。因此，施工階段是預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的重要的階段之一，施工中應(yīng)著重注意這幾方面的問題：一是要確定合適的材料配合比，在滿足強(qiáng)度要求的原則下，盡可能的減少水泥用量；二是要確保鋼筋的位置正確，對踩踏

12、后的鋼筋應(yīng)及時修正調(diào)整，對鋼筋上附著的污物和氧化皮進(jìn)行徹底清除，以免影響鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力；三是要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時應(yīng)注意按時澆水，注意環(huán)境溫度的變化；四是要注意拆模時間和順序，要使混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后方可拆模。否則拆模過早易引起混凝土開裂；五是要加強(qiáng)監(jiān)督與管理，質(zhì)量監(jiān)督部門及工程監(jiān)理單位必須認(rèn)真執(zhí)行國家規(guī)范、規(guī)程等有關(guān)規(guī)定，監(jiān)督和督促各項(xiàng)技術(shù)措施的落實(shí)，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫得到有效防控。 四、鋼筋混凝土裂縫的處理措施 對土木工程中出現(xiàn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)及時進(jìn)行處理，以免裂縫進(jìn)一步開展，影響結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理方法很多，一般主要采用以下幾種：1、表

13、面涂層封閉法。利用混凝土細(xì)微裂縫或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用，吸收修補(bǔ)膠液，封閉裂縫通道、遮蓋裂縫。2、表面貼補(bǔ)處理法。用土木膜或其他防水片在裂縫表面加以貼補(bǔ)，以遮蓋裂縫。3、灌漿處理法。利用壓力設(shè)備將修補(bǔ)漿液壓入混凝土裂縫達(dá)到閉合裂縫的目的。4、填充封堵處理法。用水泥砂漿等修補(bǔ)材料，對裂縫進(jìn)行填充封堵，必要時可將裂縫予以事先處理，然后再進(jìn)行填充封堵。五、結(jié)束語 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是影響建筑物滿足安全性、適用性和耐久性的一個非常重要的方面 ，建筑物的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件常常由于各種不同的原因?qū)е赂鞣N裂縫出現(xiàn)，其有害程度是可以控制的。因此加強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫原因的分析是非常重要的，設(shè)計(jì)、施工、材料等方面因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的影響是相互聯(lián)系、相互制約的，必須全面系統(tǒng)的考慮。從裂縫的分類入手，弄