淺議鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的分析與鑒定

王曉霞

摘要：本文對常見裂縫的類型、成因及形狀進(jìn)行了分析，并從不同角度對裂縫進(jìn)行了分析，對裂縫的鑒定與判斷給出了流程分析過程，從而為裂縫的進(jìn)一步修補(bǔ)與處理提供了可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：裂縫；鑒定；流程分析

裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量通病之一，能加快混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。在某些情況下，裂縫是結(jié)構(gòu)破壞的征兆，正確地分析、鑒定和控制裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展并采取有效地處理方法，是保證結(jié)構(gòu)的安全性，防止質(zhì)量事故發(fā)生的關(guān)鍵。

1 常見裂縫的類型與成因分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫，常見于一般受彎、受拉構(gòu)件中和預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的某些部位，按其產(chǎn)生的原因和性質(zhì)主要分為荷載裂縫、收縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、施工不當(dāng)引起的裂縫和基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫等。

1.1 荷載裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在靜載或動載作用下因荷載變形而產(chǎn)生的裂縫，稱為荷載裂縫。荷載裂縫多出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力最大位置附近或振動較嚴(yán)重的部位，并按照不同的受力性能和受力大小而具有不同的形狀和規(guī)律。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的荷載裂縫包括受拉裂縫、剪切裂縫、沖切裂縫及扭曲裂縫等類型，常見受拉裂縫與主應(yīng)力垂直，如梁上彎曲受拉裂縫方向與梁軸線垂直，其一端寬，另一端細(xì)；又如拉桿中裂縫與構(gòu)件軸線垂直，同一條裂縫寬度變化不大。

1.2 收縮裂縫

混凝土的收縮包括塑性收縮、干燥收縮、自生收縮及炭化收縮等。

（1）塑性收縮。塑性收縮主要發(fā)生在施工過程中、混凝土澆注后4～5小時內(nèi)，此時水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，而此時混凝土尚未硬化，所以成為塑性收縮。

（2）干燥收縮?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減少，稱為干燥收縮。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大而內(nèi)部收縮小的不均勻變形，，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土所受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生收縮裂縫?；炷劣不湛s主要就是干燥收縮。如配筋率較大的構(gòu)件（超過3%），鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。干燥收縮貫穿整個建筑物的施工和使用過程，在整個樓板裂縫中占的比例較高。根據(jù)國外20年的干縮實驗資料，14d僅完成20年的干縮量的4%～34%，90d完成40%～80%。一年完成66%～85%。

（3）自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種變形與外界濕度無關(guān)，且可以是收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土，也可以是膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土。

（4）炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度大于50%左右時才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。

由于以上原因而引起的裂縫，稱為收縮裂縫。收縮裂縫的形狀一般有兩種，一是表面裂縫，即形成不規(guī)則的發(fā)絲狀裂縫，這種裂縫發(fā)生在終凝前，如果發(fā)現(xiàn)較早，及時對其進(jìn)行表面處理可以消除其影響；另一種裂縫是中間寬、兩頭細(xì)，有時均勻分布在兩根鋼筋之間，并與鋼筋平行的裂縫，這種裂縫一般發(fā)生在終凝后，對結(jié)構(gòu)的整體性影響較大，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)立刻對其進(jìn)行處理。

1.3 溫度裂縫

這類裂縫大多受到大氣的溫度變化、周圍環(huán)境高溫和水化熱三方面的影響，當(dāng)冷熱變化時，結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時就產(chǎn)生裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。

溫度裂縫寬度無定值，從發(fā)絲裂縫到數(shù)毫米寬度的裂縫都有，但多數(shù)寬度不大，數(shù)量較多，裂縫深度變化較大，有表面、深層、和貫穿等幾種，裂縫的特征會隨溫度的變化而變化，周圍氣溫和濕度出現(xiàn)劇烈變化的鋼筋混凝土梁、板等部位都會產(chǎn)生溫度裂縫。當(dāng)發(fā)生 在板上時，多為貫通裂縫；當(dāng)發(fā)生在梁上時，多為表面裂縫。

工程實踐表明，鋼筋的銹蝕速度與液相的PH值關(guān)系密切，當(dāng)PH≥10時，鋼筋銹蝕速度較慢；當(dāng)PH值≤4時，鋼筋銹蝕速度很快。此外，鋼筋的銹蝕還與混凝土的密實度和保護(hù)層的完整性密切相關(guān)。

在潮濕的環(huán)境中建筑的混凝土結(jié)構(gòu)若橫向裂縫寬度達(dá)0.2mm時，即會引起鋼筋銹蝕；凍脹又使裂縫擴(kuò)大，加快了銹蝕速度，同時鋼筋銹蝕產(chǎn)生體積膨脹是原體積的2倍以上，使周圍混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度，裂縫將很快擴(kuò)展。

由于結(jié)構(gòu)環(huán)境的復(fù)雜性，通常情況下，混凝土的裂縫并非單獨出現(xiàn)，而是相互重疊，例如荷載裂縫和溫度裂縫的重疊等，由此產(chǎn)生的裂縫影響往往較嚴(yán)重，必須準(zhǔn)確的進(jìn)行鑒定與分析，防止對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生進(jìn)一步的影響。

2 鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)裂縫的鑒定與分析

2.1 裂縫表征分析

裂縫的表征分析包括對裂縫分布、走向、長度、寬度和深度等的檢查和測量。在檢測裂縫的分布、走向時，應(yīng)側(cè)重于分析裂縫的性質(zhì)和成因；檢測裂縫的長度、寬度和深度時，則側(cè)重于判定構(gòu)件開裂的程度以及裂縫對構(gòu)件性能的影響。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫按其表征可分為三種：一是表面細(xì)小裂縫，即裂縫寬度很小，長度短且深度淺的裂縫；二是中等裂縫，其寬度在0.2mm左右，長度局限在受拉區(qū)，裂縫已經(jīng)深入結(jié)構(gòu)內(nèi)部一定深度；三是貫穿裂縫，寬度超過0.3mm，長度延伸至受壓區(qū)，裂縫已貫穿整個截面或部分截面。裂縫寬度越大，鋼筋愈容易銹蝕，使鋼筋和混凝土之間的握裹力降低，使用壽命及耐久性降低。一般的室內(nèi)結(jié)構(gòu)，橫向裂縫導(dǎo)致鋼筋銹蝕的危險較小，裂縫以不影響美觀的要求為限度；而在潮濕環(huán)境中，裂縫寬度大于0.2mm時會引起鋼筋的銹蝕，特別是縱向裂縫更易引起鋼筋的 銹蝕，并導(dǎo)致保護(hù)層剝落，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，應(yīng)盡快予以處理。

2.2 裂縫結(jié)構(gòu)性判斷

在對裂縫表征分析的基礎(chǔ)上明晰結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，分析裂縫對結(jié)構(gòu)的影響，從而對裂縫進(jìn)行定性，即對裂縫進(jìn)行結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性的區(qū)分。結(jié)構(gòu)性裂縫多是由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到限值，造成承載力不足而引起的，是結(jié)構(gòu)破壞開始的征兆，是比較危險的，必須對其進(jìn)行加固處理；非結(jié)構(gòu)性裂縫往往是自身應(yīng)力形成的 ，如溫度裂縫、收縮裂縫等，對結(jié)構(gòu)承載力的影響較小，可根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B、抗震、使用要求等方面采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施。

2.3 裂縫受力性質(zhì)分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 破壞主要有兩種形式，即脆性破壞和塑性破壞；裂縫按受力性質(zhì)也相應(yīng)的分為兩種形式，即脆性破壞引起的裂縫和塑性破壞引起的 裂縫。脆性破壞事先沒有明顯的預(yù)兆而突然發(fā)生，一旦出現(xiàn)裂縫，對結(jié)構(gòu)整體性影響很大，是結(jié)構(gòu)破壞的征兆，屬于這類性質(zhì)的裂縫有受壓構(gòu)件裂縫（包括中心受壓和偏心受壓）、受彎構(gòu)件的受壓區(qū)裂縫、斜截面裂縫、沖切面裂縫以及后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部局壓區(qū)裂縫等；塑性破壞事先有較明顯的變形和裂縫預(yù)兆，可以及時采取措施予以補(bǔ)救。

3 結(jié)論

由于結(jié)構(gòu)類型的復(fù)雜性，不同類型的裂縫往往相互重疊出現(xiàn)。因此，正確的分析、鑒定和控制裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展并有效地進(jìn)行處理，是保證建筑物的結(jié)構(gòu)整體性，防止危險發(fā)生的關(guān)鍵。而從各個層面對裂縫的判定，有助于對裂縫性質(zhì)的進(jìn)一步分析，并為裂縫的處理及修補(bǔ)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元分析簡述[J]. 王曉明. 建筑監(jiān)督檢測與造價. 2017（04）

[2]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析及控制[J]. 鄭家樹. 西南民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）. 2008（02）

（作者單位：山東青島萊西市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督管理處）