建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題研究

劉勇

【摘要】建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)由于多方面原因往往會出現(xiàn)一些裂縫，分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并對裂縫的產(chǎn)生進行有效的防治，對保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性及正常使用具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；問題；防治措施

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A

一 、裂縫特征分類

（1）橫向裂縫：結(jié)構(gòu)件截面出現(xiàn)的橫向裂縫，一般是由于荷載、收縮及溫度作用所致。

（2）剪切裂縫：因結(jié)構(gòu)的荷載作用或錯移位所引起的輕微裂縫。

（3）交叉裂縫：在外力作用下，一般在柱端部和墻面出現(xiàn)X形的交叉裂縫，處理前按結(jié)構(gòu)的實際分析評估后進行。

二 、產(chǎn)生裂縫的原因

1具體可歸結(jié)為溫度和濕度變化、外荷載產(chǎn)生的變形過大和施工方法不當這三種原因。具體類型有：

（1）水泥干縮產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫出現(xiàn)在混凝土的表面，比較細小。水泥是水硬性材料，具有干縮性，在硬化初期如果養(yǎng)護不當造成水份不足則可能產(chǎn)生裂縫。

（2）溫差變化，由熱脹冷縮效應(yīng)引起的裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在溫差變化較大的環(huán)境及面積或長度較大，而又未在適當?shù)牟课涣粼O(shè)伸縮縫的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)上。

（3）應(yīng)力集中引起的裂縫。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土板的陰陽轉(zhuǎn)角處或支座處。是由于板面負彎矩鋼筋配筋不足或鋼筋粗而間距過大造成的。

（4）不均勻沉降引起的裂縫。由于地基的不均勻沉降造成基礎(chǔ)或圈梁、大粱及其它構(gòu)件拉力過大而出現(xiàn)裂縫。

（5）施工中，在混凝土初凝階段因模板振動、變形或移位會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

（6）加荷過早產(chǎn)生的裂縫。施工時因拆模過早，混凝土強度未達到設(shè)計要求而提前加荷。使構(gòu)件過載而出現(xiàn)裂縫。

（7）施工縫處理不好則可能在施工縫部位出現(xiàn)裂縫。

2使用中隨時間延長而出現(xiàn)的裂縫

（1）銹蝕裂縫：是在結(jié)構(gòu)物投用一定時期后，沿主筋方向出現(xiàn)的縱向裂縫，這是鋼筋出現(xiàn)生銹初期的膨脹結(jié)果。這種裂縫的產(chǎn)生不是因收縮、溫度及荷載作用引起的，而是鋼筋自身腐蝕產(chǎn)生的，如不及時進行處理，將會導(dǎo)致混凝土開裂，保護層脫落，更加快鋼筋銹蝕破壞。

（2）鹽類及酸類浸蝕引起的裂縫：對環(huán)境產(chǎn)生的鹽類及酸類氣液體的浸蝕，在對結(jié)構(gòu)處理前，應(yīng)首先清除結(jié)構(gòu)內(nèi)已浸蝕的介質(zhì)，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性和對結(jié)構(gòu)的影響進行處理，在處理的表面涂覆、防腐涂料保護。

（3）堿骨料反應(yīng)形成的裂縫：根據(jù)原材料堿骨料反應(yīng)的程度大小，區(qū)別不同情況處理。

三、 鋼筋混凝土裂縫的防治措施

1材料的保證措施

正確選用水泥，要控制水灰比，使之不大于0.4，為保證混凝土拌合物有一定的流動性，可摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑，來確保混凝土的可泵性。而使用減水劑時，一定要做與水泥相容性試驗，選擇與水泥結(jié)合后流動性好的減水劑；選用級配良好的骨料，粗細骨料的用量占混凝土總體積的65%～75%，是影響混凝土質(zhì)量的重要因素，要重視砂石的質(zhì)量，石子應(yīng)選用連續(xù)級配的碎石，最大粒徑控制在15～20mm.

2 設(shè)計措施

（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于鋼筋混凝土現(xiàn)澆板應(yīng)盡量避免過大的跨度，可以通過增加次梁根數(shù)來減小現(xiàn)澆板的跨度，以避免現(xiàn)澆板的厚度過大，現(xiàn)澆板的跨中撓度過大，現(xiàn)澆板的跨中裂縫、支座裂縫過大，從而提高現(xiàn)澆板的可靠度與安全性。

（2）在設(shè)計中，經(jīng)常會出現(xiàn)梁板下口平齊，此時，為了現(xiàn)澆板下部鋼筋在支座內(nèi)錨固更加可靠，板底鋼筋在梁處應(yīng)放在梁下部鋼筋的上面，設(shè)計圖還應(yīng)有大樣圖表示。

（3）在平面布置上應(yīng)該盡量規(guī)則。減少凹凸轉(zhuǎn)角、體形突變等，這些位置往往是薄弱部位，存在著應(yīng)力集中，在受到混凝土收縮及出現(xiàn)溫差變化時而容易產(chǎn)生裂縫。另外，房屋的長度等于或大于40m時，可將房屋每隔20m左右在板的支座上設(shè)置l0mm寬的伸縮縫，將長板變?yōu)槎贪澹瓉砼渲玫匿摻畈粩嚅_。

3施工措施

（1）嚴格控制混凝土施工配合比。我國一些城市提高設(shè)備利用率，節(jié)約能源，都采用商品混凝土。現(xiàn)場應(yīng)逐車嚴格控制好商品砼的坍落度檢查，以保證砼熟料的半成品質(zhì)量。加強對商品混凝土進行塌落度的檢查是保證施工質(zhì)量的重要因素。

（2）在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免過多吸收水分，澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度。

（3）嚴格施工操作程序，不盲目趕工。杜絕過早上磚、上荷載和過早拆模。在澆搗過程中更要派專人護筋，避免踩彎面負筋的現(xiàn)象發(fā)生。通過在大梁兩側(cè)的面層內(nèi)配置通長的鋼筋網(wǎng)片，承受支座負彎矩，避免因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫。

（4）施工后澆帶的施工應(yīng)認真領(lǐng)會設(shè)計意圖，制定施工方案，杜絕在后澆處出現(xiàn)混凝土不密實、不按圖紙要求留企口縫，以及施工中鋼筋被踩彎等現(xiàn)象。同時更要杜絕在未澆注混凝土前就將部分模板、支柱拆除而導(dǎo)致梁板形成懸臂，造成變形。

（5）施工中必須堅持覆蓋麻袋或草包進行一周左右的妥善保濕養(yǎng)護，并建議采用噴HL等品種和養(yǎng)護液進行養(yǎng)護，達到降低成本和提高工效，并可避免或減少對施工的影響。

四、對裂縫的彌補處理

混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法：表面修補法，灌漿、嵌逢封堵法，結(jié)構(gòu)加固法。混凝土置換法，電化學防護法以及仿生自愈合法。

1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2 灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓人混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的，常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3 結(jié)構(gòu)加固法

當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積。在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。

4混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換人新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分（如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊），在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當混凝土出現(xiàn)裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

四 結(jié)語

綜上所述，要控制鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生，必須在材料質(zhì)量控制、設(shè)計階段、施工過程中有針對性地采取有效的技術(shù)措施，才能使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫或減少裂縫的數(shù)量和寬度的。