對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題之我見(jiàn)

楊日孜

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建造了大量各類鋼筋混凝士結(jié)構(gòu)建筑物。在這些鋼筋混凝土建筑中，結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題是一個(gè)相當(dāng)普遍的質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重的已影響到工程的使用和安全，是一個(gè)需要探討和解決的技術(shù)難題。盡管裂縫問(wèn)題引起了業(yè)界重視，但仍未得到很好解決。本文通過(guò)對(duì)裂縫產(chǎn)生原因的分析，并從實(shí)踐中總結(jié)出一些預(yù)防及裂縫出現(xiàn)后相應(yīng)治理措施，希望對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

引言：許多混凝土結(jié)構(gòu)物在投用后會(huì)不同程度的出現(xiàn)各類裂縫，對(duì)其進(jìn)行鑒定分析時(shí)必須對(duì)裂縫進(jìn)行評(píng)估分析。然而裂縫有很多類型，其產(chǎn)生的原因不同，特點(diǎn)也不盡相同，對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和安全使用影響也不同。不是所有的裂縫都會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全和承載能力，就結(jié)構(gòu)的受力裂縫而言，鋼筋混凝土在受拉區(qū)可以有小于0.2mm裂縫，因而受拉區(qū)出現(xiàn)的裂縫不會(huì)直接影響構(gòu)件的承載力，然而這些裂縫給腐蝕氣液體浸入形成一條通道，降低構(gòu)件的防腐能力。但在構(gòu)件受壓區(qū)出現(xiàn)的受力裂縫往往會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的極限破壞。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，當(dāng)出現(xiàn)重復(fù)荷載作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)預(yù)料不到疲勞裂縫的破壞。然而，混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)的裂縫不僅是由于受力引起的。一條裂縫的出現(xiàn)可能是由一種或幾種原因同時(shí)作用的結(jié)果。當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物耐久性和安全性分析時(shí)，必須分清裂縫類型，調(diào)研裂縫特征，通過(guò)裂縫來(lái)鑒別結(jié)構(gòu)體問(wèn)題。

一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，比如：溫濕度的變化，混凝土的不均勻性，結(jié)構(gòu)不合理，原材料不符合要求，水灰比過(guò)大，基礎(chǔ)不均勻沉降和模板變形，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因，大致可劃分如下幾類：

1、施工引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、制作、拆模、運(yùn)輸、吊裝等過(guò)程中，若施工不規(guī)范，工藝不合理，容易產(chǎn)生裂縫。比較常見(jiàn)的有：

(1)混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或踩塌已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，而形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

(2)混凝土振搗不密實(shí)，出現(xiàn)空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點(diǎn)。

(3)混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起塌落度過(guò)低，或加大水灰比，出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

(4)混凝土初期養(yǎng)護(hù)不到位，使得混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

(5)支架預(yù)壓不夠，或模板剛度不夠，或拆模過(guò)早等使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

2、荷載引起的裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生直接應(yīng)力和次應(yīng)力兩種裂縫。

(1)直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫

在設(shè)計(jì)方面，計(jì)算模型不合理；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)斷面或結(jié)構(gòu)剮度不足等。

在施工方面，對(duì)設(shè)計(jì)意圖理解不清，改變結(jié)構(gòu)受力模式；預(yù)制構(gòu)件起吊、運(yùn)輸、安裝等不規(guī)范。

(2)次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫

在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)與常規(guī)計(jì)算有出入，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

結(jié)構(gòu)中的鑿槽、開(kāi)洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處容易出現(xiàn)裂縫。實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見(jiàn)原因。

3、溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫

混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中，由于水泥釋放大量的水化熱，在表面和內(nèi)部先后出現(xiàn)較大的溫差變化而引起拉應(yīng)力；外部氣溫驟降也會(huì)在混凝土表面引起較大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

4、凍脹引起的裂縫

溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞的必要條件。大氣氣溫低于零度對(duì)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)裂縫。

5、材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

水泥安定性不良，過(guò)期受潮，含堿量較高；骨料粒徑超標(biāo)、級(jí)配不良、雜質(zhì)含量超標(biāo)等而影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大；采用氯化物等雜質(zhì)含量較高的拌和水及含堿的外加劑等均可能影響結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

1、混凝土配料、攪拌及澆筑

(1)配合比設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,攪拌時(shí)間應(yīng)保證;(2)澆筑分層應(yīng)合理,振搗應(yīng)均勻、適度,不得隨意留置施工縫。

2、設(shè)計(jì)方面

(1)建筑平面造型在滿足使用要求的前提下,力求簡(jiǎn)單;控制建筑物的長(zhǎng)高比,增強(qiáng)整體剛度和調(diào)整不均勻沉降的能力;(2)正確設(shè)置沉降縫、變形縫,位置和寬度選擇要適當(dāng),構(gòu)造要合理;(3)磚混結(jié)構(gòu)底層窗臺(tái)下應(yīng)采用加筋砌體,洞口較寬的窗臺(tái)下宜設(shè)置鋼筋混凝土梁,以防止窗臺(tái)因地基沉降產(chǎn)生豎向裂縫;構(gòu)件配筋要合理,間距要適當(dāng)。斷面較大的梁應(yīng)設(shè)置腰筋。大跨度、較厚的現(xiàn)澆板,上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋。主梁在集中應(yīng)力處,宜加設(shè)抗剪鋼筋。

3、材料方面

(1)水泥:根據(jù)工程條件不同盡量選用水化熱較低、強(qiáng)度較高的水泥,嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥;(2)骨料應(yīng)選用粒徑適當(dāng)、級(jí)配合理、無(wú)堿性反應(yīng)、有害物質(zhì)及含泥量符合規(guī)定的砂、石材料;(3)外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑,超長(zhǎng)建筑物或構(gòu)筑物可加入微膨脹劑,以改善混凝土工作性能,降低水泥用量和用水量,減少收縮。

4、施工方面

(1)加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收,復(fù)雜地基,應(yīng)做補(bǔ)充勘探。異常地基處理必須謹(jǐn)慎,盡可能使其處理后的承載力與本工程正常地基承載力相同或相近;(2)合理設(shè)置后澆帶,較長(zhǎng)的墻、板、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)和主樓與裙房之間等高低層錯(cuò)落處,均應(yīng)設(shè)置后澆帶。具體要求可由設(shè)計(jì)單位確定;(3)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù),并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,當(dāng)柱、墻等構(gòu)件澆水養(yǎng)護(hù)有困難或不能保證其表面濕潤(rùn)時(shí),應(yīng)采用覆蓋保溫材料等做法,以減少混凝土的收縮變形;(4)大體積混凝土施工,應(yīng)做好溫度測(cè)控工作,采取有效的降溫措施,保證構(gòu)件內(nèi)外溫差不超過(guò)規(guī)定(25℃);(5)鋼筋綁扎位置要正確,保護(hù)層厚度準(zhǔn)確,鋼筋表面應(yīng)潔凈,鋼筋代換必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。

三、混凝土裂縫的處理

針對(duì)已發(fā)生的裂縫,比較常用和成熟的施工方法有以下四種:

1、表面處理法

表面處理法是對(duì)混凝土構(gòu)件表面較淺的裂縫用水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂表面涂刷處理。這些表面裂縫一般都很細(xì)很淺,裂縫深度尚未達(dá)到鋼筋表面,一般用高標(biāo)號(hào)的砂漿進(jìn)行表面涂抹即可。如果表面裂縫貫通底部,出現(xiàn)漏水的情況,可通過(guò)在構(gòu)件表面貼補(bǔ)防水片等方法來(lái)解決。

2、填充密實(shí)法

填充密實(shí)法是對(duì)中等寬度裂縫的處理,將裂縫處鑿成凹槽再填充相應(yīng)材料修補(bǔ)。當(dāng)裂縫寬度小于0.3mm時(shí),可采用專用的混凝土封堵材料來(lái)填充裂縫。

3、壓力灌漿法

壓力灌漿法又稱注漿法,它不僅修補(bǔ)面層而且能通過(guò)壓力將注射用膠注到混凝土的內(nèi)部裂縫處,對(duì)裂縫進(jìn)行粘結(jié)封閉和補(bǔ)強(qiáng)加固,此種方法處理效果好,應(yīng)用范圍廣。

4結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因外部因素造成的較大裂縫,嚴(yán)重影響使用,如不及時(shí)采取措施,會(huì)危及整個(gè)建筑物的安全。例如外荷載超出設(shè)計(jì)的承載力、地震、爆炸、火災(zāi)等因素引起的裂縫,或由于鋼筋銹蝕造成的構(gòu)件承載力不足等原因引起的裂縫,通常采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。

綜上可以看出混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因繁多,但實(shí)踐證明采取上述措施能有效預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫,能取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,期望本文能為建筑業(yè)同行提供有益的借鑒。

四、結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量,密切關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,責(zé)任重大。而且結(jié)構(gòu)專業(yè)是一個(gè)既有深度又有廣度的專業(yè),我們必須在工作中,不斷地學(xué)習(xí)、總結(jié),才能有所進(jìn)步,才能成為一名合格的工程師。這也是我把我在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些認(rèn)識(shí)寫出來(lái)的原因,希望與同行們一起討論、共同提高。