混凝土結構裂縫產生原因及防治方法

劉成樂

(山西建苑建筑設計研究院，山西太原 030006)

1 裂縫產生的原因

引起裂縫的原因很多，總體可以分成兩大類:第一類，結構構件受到外加荷載的作用而產生的裂縫，與施加的荷載大小和部位有關，預示結構承載力不足以抵抗荷載效應，稱為結構裂縫;第二類，由變形引起的裂縫，也稱非結構性裂縫，如溫度變化、混疑土收縮、地基不均勻沉降等因素引起的變形，當這類變形受到約束時，構件內部產生自應力，當此自應力超過混凝土允許拉應力時，即會引起混凝土裂縫。兩類裂縫有明顯的區別，危害程度也不盡相同，有時兩類裂縫融合在一起。根據調查資料表明:兩類裂縫中，非結構性裂縫占主導，約占已有裂縫的82%，其中包括兩類共同作用，以變形為主因所引起的裂縫;屬于外荷載引起的裂縫約占18%，其中包括變形與荷載共同作用，但以外荷載為主所引起的裂縫。

2 裂縫的現場檢測

鑒定部門對裂縫的現場檢測主要包括裂縫的寬度、深度、長度、走向、形態、分布特征、是否穩定等內容。

檢測裂縫寬度可采用裂縫比對卡或讀數顯微鏡，裂縫比對卡方法簡單，便于操作，但精度不高，適用于各種環境條件。讀數顯微鏡精度較高，但儀器價格較高，一般由專業人員操作。一般來說，每條裂縫的寬度沿裂縫方向是有變化的，往往寬窄不勻，工程鑒定關注的是特定位置的最大裂縫寬度。限制裂縫寬度的原因有:1)過寬的裂縫會使混凝土中鋼筋失去保護，直接同周圍環境接觸，造成銹蝕，降低構件耐久性;2)過寬的裂縫會使構件表面抹灰脫落，影響觀感，造成使用者的不安。因此，測量裂縫寬度的位置應在受力主筋附近;如測量梁的彎曲裂縫，應在梁受拉側主筋高度處。我國現行GB 50010-2010混凝土結構設計規范3．4．5條對結構構件的裂縫控制等級和最大裂縫寬度做了詳細規定，使結構設計人員有據可依。裂縫深度檢測可采用鑿開法或超聲波檢測。采用鑿開法檢查前，應做好結構的可靠支撐，以保證安全，然后向縫中注入有色墨水，則易于辨認細小裂縫。超聲波檢測裂縫深度有三種方法，即平測法、斜測法和鉆孔對測法。

裂縫是否趨于穩定可根據下列方法和計算判定:

1)觀測:定期對裂縫寬度、長度進行觀測、記錄。觀測的方法可在裂縫的特定位置——裂縫的始末端涂抹石膏餅，用前面兩種測量方法測量裂縫寬度并記錄。如果在觀察期間內石膏餅沒有開裂，則說明裂縫沒有繼續發展，裂縫已經穩定。如果石膏餅發生斷裂，說明裂縫還在繼續加寬，此時應記錄好裂縫寬度，繼續粘貼石膏餅，繼續觀察(但不能無休止地循環觀察，如果裂縫寬度已經超過規范允許的裂縫寬度時，應采取斷然措施，解決裂縫問題，以免造成構件破壞，引起結構整體失穩)。有些裂縫是隨時間和環境變化的，如溫度收縮裂縫冬天寬，夏天窄;凌晨寬，中午窄;混凝土徐變裂縫初期發展快，1年～2年后基本穩定。這些裂縫的變化都屬于正常現象。所謂不穩定裂縫，主要是指隨時間持續不斷增大的荷載裂縫、沉降裂縫等，這種裂縫不會很快收斂，預期危險較大，應盡早采取措施，拿出解決方案并實施。2)計算:根據實際發生的外荷載大小，驗算結構構件的裂縫寬度，如實際裂縫寬度小于此寬度，認為構件裂縫還在繼續，否則認為裂縫處于穩定狀態。還可以根據實測裂縫寬度反算受力鋼筋應力，如果鋼筋應力不大于鋼筋強度設計值的80%，裂縫處于穩定狀態。

3 防止和減輕混凝土裂縫的措施

1)在鋼筋混凝土構件中，為防止鋼筋受到外界介質侵蝕而產生順筋裂縫，應采取以下措施:a．合理選材:盡量選用抑制混凝土碳化速度的水泥品種，如普通硅酸鹽水泥等。對不同地域和環境，所選混凝土種類應適宜:如耐磨混凝土，瀝青混凝土，道路混凝土等品種。b．設計控制:我國現行規范中，對鋼筋混凝土構件鋼筋保護層厚度和混凝土結構構件的強度等級做了最低要求的規定，我們必須遵守，同時應根據環境類別及構件的重要性分別選用不同的強度等級，有特殊要求時還可通過加厚保護層厚度等方法控制裂縫影響，使構件更加耐久，結構更加安全。c．保證施工質量:制作混凝土時，應嚴格控制水泥，砂，石子，水，外加劑等組料的質量，保證氯離子等有害物質的含量控制在允許范圍內，施工過程中應控制水灰比、振搗到位，及時養護，保證混凝土的密實性。值得注意的是，高強混凝土和大體積混凝土的使用加大了混凝土初凝的水化熱，應更加引起大家的注意。d．電流對鋼筋混凝土也會產生電腐蝕，直流電尤其明顯，因此應防止電流漏泄到鋼筋混凝土構件中去，以保證人身安全和結構構件的耐久性。

2)為防止或減輕鋼筋混凝土結構的收縮裂縫，應采取以下措施:a．屋面及外墻面設置一定厚度的保溫隔熱層，使混凝土構件的室內外溫差縮小，有效減小季節溫差、晝夜溫差對混凝土本身的直接溫度作用，大大減小構件的溫度裂縫。b．高度大于400mm的鋼筋混凝土梁，應配置足夠的腰筋，同上下主筋，箍筋形成可靠的鋼筋骨架，防止梁側發生豎向裂縫，經過這幾年的應用，證明效果較好。c．建筑平面較長時，沿長度方向每隔30m左右設置施工后澆帶，待一個月后采用比設計強度等級提高一級的無收縮混凝土(采用硫鋁酸鹽水泥或摻入一定比例的UEA等外加劑)澆灌嚴實，并加強養護，解決由于混凝土初凝引起的收縮裂縫。d．直接外露的檐口、雨棚、陽臺、外廊等鋼筋混凝土構件，每隔12 m左右留一道伸縮縫，位置宜在墻柱等豎向構件處，寬度20 mm，用油膏等彈性材料嵌縫。此外可以考慮在此類構件中適當加大配筋(包括分布筋)，通過設置溫度鋼筋來減少裂縫數量和寬度。e．厚度大于200mm的現澆板，單向板的分布鋼筋直徑宜適當加大，間距加密;雙向板宜增設跨中上部鋼筋，可將支座上鋼筋的1/3拉通。施工中澆灌混凝土后加強養護。f．屋面板厚度不要小于120 mm，并應配置上部跨中鋼筋，也就是通常所說的溫度鋼筋，使樓板上筋形成網片，抵抗和減小室內外溫差引起的屋面樓板裂縫。

混凝土結構構件上出現裂縫后，首先應判定裂縫是否已經穩定或趨于穩定，裂縫的嚴重性，對結構安全有多大影響;然后根據裂縫特征研究裂縫產生的原因，判定可否修補，若能修補考慮修補方案和具體加固措施。

4 結語

裂縫的存在是混凝土結構中的普遍現象，對混凝土結構的耐久性有著重大的影響，應該引起廣大設計和施工人員的足夠重視。

［1］程安軍．混凝土裂縫產生的原因及防治與處理方法探討［J］．山西建筑，2011，37(15):104-105．