鋼筋混凝土結構裂縫成因分析和控制治理措施

李洪亮

摘要：對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了鋼筋混凝土結構各種裂縫的產生原因，針對規范對裂縫控制的標準，提出了裂縫的預防措施，以提高工程整體施工質量。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構，結構裂縫，原因，控制措施

近年來，隨著工程建設項目的大幅增加，工程質量意識的逐步加強 ，鋼筋混凝土結構裂縫的防治在建筑工程質量中顯得尤為重要。對于各類裂縫，必須先查明其性質和產生的原因，進而確定具體的控制措施。鋼筋混凝土結構裂縫根據其產生的原因不同可分為荷載裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫等。

1 各種裂縫產生原因

1.1 荷載裂縫

結構在荷載作用下變形過大而產生的裂縫。一般多出現在構件的受拉區域、受剪區域或振動嚴重等部位。產生的主要原因是結構設計、施工錯誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等。鋼筋混凝土結構是由混凝土和鋼筋共同承擔極限狀態的承載力，結構設計師需根據地基情況，靜、動荷載，環境因素、結構耐久性等控制荷載裂縫。

1.2 溫度裂縫

對于大體積混凝土結構，混凝土澆筑完畢后，由于水化熱積聚在混凝土內部不易散發，常使混凝土內部溫度上升到 50 ℃～60 ℃，甚至更高;而混凝土表面溫度為室外環境溫度，一般為5 ℃～28 ℃，這樣就形成了混凝土的內外溫差。這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力超過混凝土初期建立的抗拉強度時，就會導致混凝土開裂。所以，混凝土可認為是由水泥石、骨料、氣體、水分及孔隙等組成的非勻質性材料。由于混凝土的內部缺陷，其抗拉強度遠低于抗壓強度，而混凝土抗拉強度及抗拉變形的不足，將產生工程結構的裂縫。

1.3 干縮裂縫

干縮裂縫高強度高性能混凝土，由于水灰比低，膠凝材料用量大，澆筑成型后，在凝結硬化的過程中，往往自行收縮而產生裂縫。混凝土中的毛細管孔隙，在混凝土干燥過程中逐步失水，毛細管也逐步變形，產生很大的毛細管張力，混凝土產生體積收縮(外觀體積收縮小于 0. 2 %) 。如果混凝土中的用水量增加，水灰比增大，毛細管孔隙也增多，混凝土體積收縮增大，會產生干燥收縮裂縫。

2鋼筋混凝土結構裂縫的控制措施

根據國外設計規范和我國現行《混凝土結構設計規范》 (GB50010 - 2002)及有關試驗資料，混凝土最大裂縫寬度的大致控制標準： (1)無侵蝕介質，無防滲要求為 0.3～0.4mm；(2)輕微侵蝕，無防滲要求為0.2～0.3mm； (3)嚴重侵蝕，有防滲要求為0.1～0.2mm。為了達到這樣的標準，就必須對各種裂縫采取相應的控制措施。

2.1 荷載裂縫

在結構設計方面，結構設計者必須嚴格按照《混凝土結構設計規范》 (GB50010 - 2002)第 8.1 條規定進行裂縫控制驗算，根據不同的結構部位，采取相應的合理配筋。

2.2 溫度裂縫

防止因混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，處于高溫環境的構件，應采取隔熱措施，加強養護，尤其在氣溫高、風大且干燥的氣候條件下更應及早噴水。對大體積混凝土應控制裂縫，大體積混凝土工程因散熱降溫引起的冷縮比干縮更容易引起開裂，因此，可通過優選混凝土組成材料及配合比，摻入降低收縮的外加劑，控制混凝土的泌水量等措施改善混凝土的性能。

2.3 干縮裂縫

合理選材，盡量選用混凝土水化熱值低的水泥；粗骨料最大粒徑應滿足結構鋼筋凈間距的要求；細骨料級配應合理，優先選用中砂；摻入一定比例的粉煤灰或其他活性礦物摻合料，以增加混凝土的和易性，減少泌水、離析現象，降低水化熱、坍落度，提高混凝土強度和耐久性。設置后澆帶、采用微膨脹混凝土、控制水灰比、加強養護等措施來控制收縮變形。改善施工工藝，施工時切記振搗要均勻，避免出現局部過振形成的砂漿集中，防止局部出現裂縫，嚴禁用插入式振搗器趕料。實時采用二次振搗抹壓技術，即在混凝土初凝前，對表面進行二次振搗抹壓，使混凝土組織結構重新排列，降低水化熱，消除表面泌水和干縮，增加密實度。施工期間須掌握好混凝土二次抹壓的初凝時間，過早無效果，過晚會擾動已成型并具有初始強度的混凝土，對混凝土強度造成損害。

3 裂縫的治理

混凝土結構或構件一旦出現了裂縫，有的破壞結構整體性，降低構件剛度，影響結構承載力；有的雖對承載力無多大影響，但會引起鋼筋銹蝕、降低耐久性，或發生滲漏，影響正常使用要求。因此，應根據裂縫性質、大小、結構受力情況和使用要求，區別情況，及時進行治理。

3.1 裂縫治理原則

3.1.1 必須充分了解設計意圖和技術要求，嚴格遵循設計和施工規范的有關規定。

3.1.2 應認真分析裂縫產生的原因和性質，根據不同受力情況和使用要求，分別采取不同的治理方法。

3.1.3 裂縫處理后應能保證結構原有的承載能力、整體性以及防水、抗滲性能。處理時要考慮溫度、收縮應力較長時間的影響，以免處理后再出現新的裂縫。

3.1.4 防止進一步人為的損傷結構和構件，盡量避免大動大補，并盡可能保持原結構的外觀。

3.1.5 處理方法應從實際出發，在安全可靠的基礎上，要考慮技術上的可能性，力求施工簡單易行，以符合經濟合理的原則。

3.2裂縫治理方法

一般常用的治理方法有以下幾種:

3.2.1 表面修補法

適用于對承載力無影響的表面及進深裂縫，以及大面積細裂縫防滲、漏水的處理，具體方法有：

(1)表面涂抹水泥砂漿。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，或沿裂縫鑿成深 15～20mm、寬 150～200mm的凹槽，掃凈并灑水濕潤，先刷水泥凈漿一度，然后用 1ν1～1ν2 水泥砂漿分 2～3 層涂抹，總厚控制在 10～20mm左右 ，并用鐵抹壓實抹光。

(2)表面涂抹環氧膠泥或用環氧粘貼玻璃布。涂抹環氧膠泥前，先將裂縫附近 80～100mm寬度范圍內的灰塵浮渣清除干凈，較寬的裂縫應先用刮刀填塞環氧膠泥，然后用毛刷或刮板均勻蘸取膠泥，并涂刮在裂縫表面。

(3)表面鑿槽嵌補。沿混凝土裂縫鑿一條V型深槽，槽內嵌水泥砂漿或環氧膠泥、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等，表面作砂漿保護層。

3.2.2 內部修補法

內部修補法系用壓漿泵將膠結料壓入裂縫中，由于其凝結、硬化而起到補縫作用，以恢復結構的整體性。此種方法適用于對結構整體有影響，或有防水、防滲要求的裂縫修補。

4 結語

綜上而述，混凝土結構出現裂縫的綜合因素繁多，影響的原因也是多方面的，需要設計與施工等多方面高度重視。在實際工作中使用單位必須對使用中的構件進行定期或不定期的檢查，以便及時掌握結構的實際工作狀態以及損壞的部位、種類、危害程度及發展變化，據以判斷損壞對結構強度和耐久性的影響，并采取相應的維修加固措施。