對鋼筋混凝土結構的裂縫問題之我見

楊日孜

摘要：隨著我國國民經濟的發展，建造了大量各類鋼筋混凝士結構建筑物。在這些鋼筋混凝土建筑中，結構的裂縫問題是一個相當普遍的質量問題，嚴重的已影響到工程的使用和安全，是一個需要探討和解決的技術難題。盡管裂縫問題引起了業界重視，但仍未得到很好解決。本文通過對裂縫產生原因的分析，并從實踐中總結出一些預防及裂縫出現后相應治理措施，希望對我國建筑行業發展起到促進作用。

關鍵詞：鋼筋 混凝土結構裂縫

引言：許多混凝土結構物在投用后會不同程度的出現各類裂縫，對其進行鑒定分析時必須對裂縫進行評估分析。然而裂縫有很多類型，其產生的原因不同，特點也不盡相同，對結構的耐久性和安全使用影響也不同。不是所有的裂縫都會危及結構的安全和承載能力，就結構的受力裂縫而言，鋼筋混凝土在受拉區可以有小于0.2mm裂縫，因而受拉區出現的裂縫不會直接影響構件的承載力，然而這些裂縫給腐蝕氣液體浸入形成一條通道，降低構件的防腐能力。但在構件受壓區出現的受力裂縫往往會導致結構的極限破壞。預應力結構中，當出現重復荷載作用時，會出現預料不到疲勞裂縫的破壞。然而，混凝土結構物出現的裂縫不僅是由于受力引起的。一條裂縫的出現可能是由一種或幾種原因同時作用的結果。當進行結構物耐久性和安全性分析時，必須分清裂縫類型，調研裂縫特征，通過裂縫來鑒別結構體問題。

一、混凝土結構裂縫的成因

結構裂縫的成因復雜而繁多，比如：溫濕度的變化，混凝土的不均勻性，結構不合理，原材料不符合要求，水灰比過大，基礎不均勻沉降和模板變形，養護不及時等。混凝土結構裂縫的成因，大致可劃分如下幾類：

1、施工引起的裂縫

在混凝土結構澆筑、制作、拆模、運輸、吊裝等過程中，若施工不規范，工藝不合理，容易產生裂縫。比較常見的有：

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

(2)混凝土振搗不密實，出現空洞，導致鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫的起源點。

(3)混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起塌落度過低，或加大水灰比，出現不規則的收縮裂縫。

(4)混凝土初期養護不到位，使得混凝土表面出現不規則的收縮裂縫。

(5)支架預壓不夠，或模板剛度不夠，或拆模過早等使結構產生裂縫。

2、荷載引起的裂縫

鋼筋混凝土結構在常規靜、動荷載及次應力下產生直接應力和次應力兩種裂縫。

(1)直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫

在設計方面，計算模型不合理；內力與配筋計算錯誤；設計斷面或結構剮度不足等。

在施工方面，對設計意圖理解不清，改變結構受力模式；預制構件起吊、運輸、安裝等不規范。

(2)次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫

在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態與常規計算有出入，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。

結構中的鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生大的應力集中。在這些結構的轉角處或構件形狀突變處容易出現裂縫。實際工程中，次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。

3、溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫

混凝土在凝結硬化過程中，由于水泥釋放大量的水化熱，在表面和內部先后出現較大的溫差變化而引起拉應力；外部氣溫驟降也會在混凝土表面引起較大的拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。

4、凍脹引起的裂縫

溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發生凍脹破壞的必要條件。大氣氣溫低于零度對，吸水飽和的混凝土出現冰凍，游離的水轉變成冰，體積膨脹，因而混凝土產生膨脹應力，使混凝土出現裂縫。

5、材料質量引起的裂縫

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量不合格，可導致結構出現裂縫。

水泥安定性不良，過期受潮，含堿量較高；骨料粒徑超標、級配不良、雜質含量超標等而影響混凝土的強度，使混凝土收縮加大；采用氯化物等雜質含量較高的拌和水及含堿的外加劑等均可能影響結構出現裂縫。

二、混凝土結構裂縫的預防措施

1、混凝土配料、攪拌及澆筑

(1)配合比設計應盡量采用低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計量應準確,攪拌時間應保證;(2)澆筑分層應合理,振搗應均勻、適度,不得隨意留置施工縫。

2、設計方面

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

3、材料方面

(1)水泥:根據工程條件不同盡量選用水化熱較低、強度較高的水泥,嚴禁使用安定性不合格的水泥;(2)骨料應選用粒徑適當、級配合理、無堿性反應、有害物質及含泥量符合規定的砂、石材料;(3)外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑,超長建筑物或構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)加強地基的檢查與驗收,復雜地基,應做補充勘探。異常地基處理必須謹慎,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)合理設置后澆帶,較長的墻、板、基礎等結構和主樓與裙房之間等高低層錯落處,均應設置后澆帶。具體要求可由設計單位確定;(3)加強混凝土的早期養護,并適當延長養護時間,當柱、墻等構件澆水養護有困難或不能保證其表面濕潤時,應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,應做好溫度測控工作,采取有效的降溫措施,保證構件內外溫差不超過規定(25℃);(5)鋼筋綁扎位置要正確,保護層厚度準確,鋼筋表面應潔凈,鋼筋代換必須考慮對構件抗裂性能的影響。

三、混凝土裂縫的處理

針對已發生的裂縫,比較常用和成熟的施工方法有以下四種:

1、表面處理法

表面處理法是對混凝土構件表面較淺的裂縫用水泥砂漿或環氧樹脂表面涂刷處理。這些表面裂縫一般都很細很淺,裂縫深度尚未達到鋼筋表面,一般用高標號的砂漿進行表面涂抹即可。如果表面裂縫貫通底部,出現漏水的情況,可通過在構件表面貼補防水片等方法來解決。

2、填充密實法

填充密實法是對中等寬度裂縫的處理,將裂縫處鑿成凹槽再填充相應材料修補。當裂縫寬度小于0.3mm時,可采用專用的混凝土封堵材料來填充裂縫。

3、壓力灌漿法

壓力灌漿法又稱注漿法,它不僅修補面層而且能通過壓力將注射用膠注到混凝土的內部裂縫處,對裂縫進行粘結封閉和補強加固,此種方法處理效果好,應用范圍廣。

4結構補強法

因外部因素造成的較大裂縫,嚴重影響使用,如不及時采取措施,會危及整個建筑物的安全。例如外荷載超出設計的承載力、地震、爆炸、火災等因素引起的裂縫,或由于鋼筋銹蝕造成的構件承載力不足等原因引起的裂縫,通常采取結構補強法。

綜上可以看出混凝土結構裂縫產生原因繁多,但實踐證明采取上述措施能有效預防鋼筋混凝土結構裂縫,能取得較好的社會效益和經濟效益,期望本文能為建筑業同行提供有益的借鑒。

四、結束語

建筑結構設計質量,密切關系到人民生命財產的安全,責任重大。而且結構專業是一個既有深度又有廣度的專業,我們必須在工作中,不斷地學習、總結,才能有所進步,才能成為一名合格的工程師。這也是我把我在設計過程中的一些認識寫出來的原因,希望與同行們一起討論、共同提高。