鋼筋混凝土裂縫成因及其防治措施

(新疆大學建筑工程學院 新疆 烏魯木齊 830047)

鋼筋混凝土裂縫成因及其防治措施

姜思凡羅文功

(新疆大學建筑工程學院新疆烏魯木齊830047)

在現代工程建設中，鋼筋混凝土結構具有廣泛的應用。但混凝土裂縫對結構耐久性等有重大影響，本文對鋼筋混凝土裂縫進行了分類，講述了混凝土裂縫對構件造成的危害，總結了造成鋼筋混凝土裂縫出現的原因，并提出了一些處理防治措施。

鋼筋混凝土；裂縫；成因；防治措施

引言

鋼筋混凝土作為當今社會一種較為普遍的結構材料，已經被大家所熟知，由于其結構承載力較大并且價格較其他材料價格較為低廉，而被廣泛用于房屋建筑，橋梁堤壩等工程中。然而裂縫是混凝土結構中出現的一種較為普遍的缺陷，也是施工和科研人員面臨的一個較為棘手的問題。它不僅影響著結構的外觀，更是影響著混凝土結構的強度和耐久性。許多混凝土結構的破壞都是從裂縫開始的，為了保證建筑結構的安全性，耐久性以及適用性，就必須了解裂縫產生的成因以及必要的防治措施。

一、鋼筋混凝土裂縫分類

(一)按尺寸分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫指我們肉眼看不到細而短的裂縫[1]。它是鋼筋混凝土結構中固有的裂縫，尺寸相對較小，通常情況下不會超過0.05mm。一般產生于鋼筋混凝土凝結硬化過程中，對鋼筋混凝土的徐變、強度、剛度、彈塑性以及化學反應等有著較大的影響。其主要可以分為三種類型：① 砂漿裂縫：水泥砂漿內部的裂縫，通常存在于骨料和骨料間。②粘結裂縫：水泥砂漿和骨料粘結面上的裂縫，一般圍繞著骨料出現。③ 骨料裂縫：所用骨料本身所擁有的裂縫。

大于或等于0.05mm的裂縫均可以稱作是宏觀裂縫，它是由微觀裂縫拓展而來。

(二)按強度分為有害裂縫和無害裂縫。并不是所有的裂縫都是有害的[2]。通常而言，鋼筋混凝土裂縫出現后，通過一定的修補措施，都不至于造成較大的損失。無害裂縫是指對結構的承載力以及耐久性都不會產生影響的位于表面的裂縫。世界各地對于混凝土裂縫寬度都有一個允許限值，例如在干燥環境條件下，我國的裂縫允許限值是0.2～0.3mm[3]，而且有些裂縫是可以自動愈合的，其機理是硬化水泥砂漿中的氫氧化鈣和周圍空氣和水分中的二氧化碳進行反應，生成的碳酸鈣以及氫氧化鈣結晶聚集在裂縫中，與水泥砂漿，骨料發生粘結作用，進而使裂縫得到密封，通常情況下，認為寬度小于0.15～0.2mm的裂縫是可以自動愈合的，有害裂縫是指那些寬度較大，深度較深的裂縫，它對于鋼筋混凝土結構的承載力以及耐久性具有較大的影響。

二、鋼筋混凝土結構裂縫的危害

鋼筋混凝土結構是多種材料復合而成，由于條件的多樣性以及材料變形的不統一性，不可避免的產生裂縫。微觀裂縫造成的危害程度是可以被控制的，其標準是根據使用條件決定的。

這種微小的裂縫，如果不擴展或者是在一定的范圍內進行擴展，這種裂縫是不會對建筑結構造成危害的。就鋼筋混凝土結構而言，由于有充分的鋼筋存在，出現細微裂縫，并不會導致結構迅速破壞，而是限制了裂縫的寬度。在實際工程中，由于荷載作用，混凝土的干縮以及溫差的變化，會致使這種細微裂縫不斷擴展，進而產生更大的裂縫，從而對鋼筋混凝土結構造成極大的危害[4]。首先最重要的就是會影響鋼筋混凝土結構的耐久性和承載能力，以及使用壽命；其次是造成內部鋼筋銹蝕，導致混凝土膨脹，進而使外部保護層逐漸剝落。

三、鋼筋混凝土裂縫成因

要想恰當的處理好鋼筋混凝土出現的裂縫問題，就要明白造成鋼筋混凝土出現這種裂縫的原因。這樣才能對癥下藥，保證裂縫不會進一步擴展，合理的控制裂縫，避免裂縫造成更進一步的危害。

(一)塑性收縮和沉降引起的裂縫。塑性收縮發生在新攪拌的混凝土在凝結硬化的過程中，當天氣較為干熱或者是大風天氣，混凝土表面的水分蒸發的過快，內部水分不斷外沁，但卻趕不上蒸發量，形成塑性收縮。其特點是中間寬而兩邊較細，常常發生在板殼及大板塊表面。溫度、風速大小、水灰比以及相對濕度都會影響塑性收縮，尤其是相對濕度的影響。

在新攪拌的混凝土中，骨料的摻雜在一定密度的水泥砂漿中，但由于骨料密度大于水泥砂漿，所以骨料會出現下沉的趨勢。同時，水泥砂漿中水泥顆粒的密度大于水分，所以多余的水分會上移，即發生“沉降”和“沁水”現象。當骨料下沉到水平的鋼筋上和螺栓等埋設構件時，亦或受到側面模板的阻力時，會和周圍混凝土形成沉降差，在這些混凝土上表面形成塑性沉降，造成沉降裂縫。

(二)堿骨料反應引起的裂縫 。堿骨料反應是指混凝土空隙中的堿性溶液和堿性骨料之間的反應。水泥中的堿含量較高，當與混凝土中堿骨料發生反應，生成物遇水會發生膨脹，體積增大。但由于體積變化的差異性，會破壞鋼筋混凝土內部結構，影響水泥與骨料間的膠結。

(三)水化熱引起的裂縫。對于大體積鋼筋混凝土，內部的溫度變化對裂縫的產生有著密切的影響[5]。在鋼筋混凝土的硬化過程中，會發生水化反應。對于硅酸鹽水泥，水化過程為：

硅酸鹽水泥+水→水化硅酸鈣+氫氧化鈣+水化熱(500kJ/kg)[6]

四、鋼筋混凝土裂縫的防治措施

當明白這些造成混凝土裂縫的原因時，設計、施工中，才能有針對性的避免這些裂縫的產生，以及對產生的裂縫進行修補。

(一)避免塑性收縮和沉降裂縫的措施。首先我們可以設置遮陰棚以及擋風屏障，避免陽光直射和降低風速，視當時的節氣和環境而定。要控制好水泥和水的用量，在滿足要求的情況下，降低坍落度。在混凝土入模前，應保持模板濕潤，入模時，應盡量保證混凝土溫度不會過高。在混凝土澆筑完成后，應遮蔽或者噴水，保持表面濕潤。

在澆筑柱、梁、板時，在相互連接的部位，最好在高度差處設置施工縫。如果不能設置，可以采用分層澆筑，待混凝土沉降稍微穩定后再繼續向上澆筑。

(二)避免水化熱引起的裂縫。在水泥的選用時，可以選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥，有些外加劑和摻合料也能降低混凝土凝結過程中的水化熱。例如摻入一些磨細粉煤灰、磨細水淬高爐爐渣等超細礦粉，不但是可以降低水化熱，還可以廢物利用。

五、結束語

鋼筋混凝土裂縫對結構的耐久性、安全性等有很大影響，通過分析造成裂縫的原因，才能夠采取合理的措施進行處理、控制裂縫。所以，對鋼筋混凝土裂縫進行分類，分析造成裂縫的成因，并進行核實的處理方法非常重要的。

[1]李波,黃秀霞. 鋼筋混凝土結構裂縫的成因及防控處理措施的研究[J]. 吉林廣播電視大學學報,2009,(01):76-78.

[2]樊衛東. 綜述鋼筋混凝土裂縫產生的原因與防治辦法[J]. 山西建筑,2007,(24):158-159.

[3]趙英策,高鵬,徐嵩基. 混凝土裂縫產生機理、分類與成因綜述[J]. 工程與建設,2006,(05):407-409.

[4]張小亮. 混凝土裂縫成因分析及控制[J]. 山西建筑,2010,(04):160-161.

[5]劉俊義. 談混凝土質量影響因素和裂縫的預防與處理[J]. 山西建筑,2015,(07):94-96.

[6]陳肇元,崔京浩,朱金銓,安明喆,俞哲夫. 鋼筋混凝土裂縫機理與控制措施[J]. 工程力學,2006,(S1):86-107.

姜思凡(1992—)，男，漢族，河南商丘人，碩士研究生，新疆大學建筑工程學院建筑與土木工程專業，研究方向：混凝土初始缺陷。