鋼筋混凝土結構裂縫成因與控制

鄭州工業應用技術學院，河南 新鄭 451100

鋼筋混凝土結構具有經濟性、強度大等優勢，被廣泛應用于我國的各類建筑工程中，其中混凝土主要起到承壓的作用，鋼筋則起到承拉的作用，然而混凝土裂縫問題卻是影響鋼筋混凝土結構的重要因素。雖然鋼筋具備一定的抗壓抗彎能力，但是一旦結構出現裂縫，空氣中的水分、有害氣體就會侵蝕鋼筋表面，導致鋼筋材料發生腐蝕，降低鋼筋強度，久而久之結構的整體強度也會下降，從而影響到整個建筑的穩定性與安全性。

1 鋼筋混凝土結構發生裂縫的原因分析

鋼筋混凝土裂縫主要包括溫度裂度、干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、負載裂縫及腐蝕裂縫。溫度裂縫是由于結構內外溫差過大導致的，干縮裂縫主要是由于混凝土標準與設計標準不符所致，塑性收縮裂縫主要是由于鋼筋混凝土結構表面失水過多所致，負載裂縫是由于建筑受到重型負載所致，沉降裂縫主要是由于不均勻沉降所致，腐蝕裂縫則是由于鋼筋混凝土結構受到化學物質腐蝕所致。不同的裂縫都具有不同的發生原因，可總結為以下幾點：

首先，材料問題。混凝土是一種復合型固體材料，其包括膠凝材料、骨料，建筑施工過程中混凝土會有一個冷凝固化的過程，此時毛細孔與凝膠體中的水分蒸發、擴散就會引起混凝土干縮，如果某些因素限制了混凝土干縮就會導致結構發生裂縫。水泥材料水化反應也是引起裂縫的重要問題，水泥水化反應會向空氣中不斷排放熱量，混凝土內部熱量卻無法釋放，在熱脹冷縮的作用下混凝土內部不斷收縮，表面就會產生裂縫。其次，施工因素。澆筑混凝土時未嚴格按照施工要求拆除模具，導致混凝土結構荷載增加，會產生裂縫；或者澆筑過程中澆筑順序、時間不合理，或者振搗方式不合理，也會引起結構裂縫。再次，環境因素。混凝土硬化過程中，外部環境中的溫濕度均會對其結構強度產生直接影響，外部氣溫過高會導致混凝土內部水分蒸發過多或過早，溫度過低則會導致結構內部水分凍結，這些均會導致水泥水化作用出現異常，最終混凝土強度大幅下降或收縮而發生裂縫。最后，設計問題。在設計階段未充分考慮混凝土的施工步驟及施工時間，與建筑工程其它部分施工發生沖突，導致混凝土結構施工時機不合理；或者設計結構不合理，誤差較大，導致結構出現不均勻沉降，也會導致裂縫問題的出現［1］。

2 鋼筋混凝土結構裂縫預防措施

2.1 做好鋼筋混凝土結構設計

首先可以根據建筑工程的實際情況設置合理的結構縫，減少地基不均勻下沉而發生的裂縫。為避免鋼筋混凝土結構由于地基不均勻沉降而發生變形，可以合理調整基礎埋置深度及墊層厚度，準確設計結構的位置、縫寬，如有必要可合并設置伸縮縫、沉降縫及抗震縫。注意伸縮縫的設計要綜合考慮多種因素，包括溫度、溫差、環境的干濕度等，還要充分考慮結構內部裂縫因素。如果伸縮縫間隔距離過大，或者結構形體突然發生較大變化，此時可設置后澆帶結構，或者增加配筋率，提高混凝土的強度等級。其次，科學配置鋼筋結構。上文中提到鋼筋混凝土結構中鋼筋的主要作用是抗拉，結構突然發生變化會發生應力集聚，此時要在應力集聚處增加鋼筋配置數量，以提高結構的抗裂性能。需要注意，構造性縫隙是鋼筋混凝土結構中容易忽視的裂縫問題，因此構造鋼筋處于比較特殊的位置，但是結構的制約特點易于被設計人員忽視，因此易出現構造性縫隙。最后，科學設計混凝土配合比。一方面要合理選擇水泥材料，根據結構的強度需求以水化熱較低的水泥材料為首選，并根據工程設計規范合理確定混凝土骨料、摻合料及外加劑，骨料粒徑要符合設計要求，外加劑通常采用緩凝型減水劑，減水劑可以減緩混凝土水泥水化熱，減少溫度因素引起的裂縫問題。另一方面，制備混凝土時要經過嚴密計算確定水灰比及各材料用量［2］。

2.2 加強施工管理

首先，鋼筋混凝土澆筑前要對模板及墊層進行灑水處理，主要作用是在澆筑混凝土時，會減少模板與墊層對混凝土中水分的吸收，降低混凝土中的水分流失，避免結構出現塑性收縮而引起收縮裂縫。其次，綁扎鋼筋時要嚴格按照設計要求進行操作，并注意保護鋼筋，避免施工人員操作不當出現板面鋼筋踩彎的問題；保證混凝土澆筑模板強度，尤其是大跨度梁板要按照操作規范起拱，避免混凝土在初凝階段由于模板下沉而導致裂縫發生。最后，澆筑混凝土時要合理控制振搗力度及時間，振搗時間過長或力度過大，反而會沉落粗骨料，粗骨料沉落會導致混凝土沁水，引起下層混凝土干縮性能過大，后期混凝土凝固過程中水分蒸發，下層干縮性能過大就會引起干縮裂縫。此外，還要合理控制混凝土結構拆模時間，不能為了擅趕進度在混凝土未完全成型時拆除模板，否則會導致混凝土結構發生嚴重裂縫問題，甚至會發生斷裂［3］。

2.3 加強鋼筋混凝土結構的養護

混凝土的養護是保證鋼筋混凝土結構質量的重要流程，更是預防裂縫發生的重要措施，因此要做好鋼筋混凝土結構的保溫養護工作。在保溫養護過程中要做好結構內外溫差、降溫速率等數據的詳細記錄，以便于后續進行數據分析。為保證養護效果，混凝土保溫養護的周期至少在2 周以上，養護結構的標準為混凝土表面、環境溫度差小于20℃，此時方可拆除保溫覆蓋面，否則需要采取合理的降溫措施，直到溫差小于20℃為止。養護過程中可以選擇適用的養護劑，以提高混凝土表面的濕潤度，減少干縮裂縫的發生；此外，大體積混凝土體積大，養護不當更易出現裂縫問題，因此大體積混凝土結構的養護尤其重要，可采用自動采集設備實時監測結構內外溫差、降溫速率。如有必要可在混凝土結構表層涂抹薄膜養護液，其可以在混凝土表面結一層防水隔離層，既能維持結構所需的水分，又能夠提高水化操作的效能［4］。

3 鋼筋混凝土結構裂縫處理措施

雖然采取一系列措施可以降低鋼筋混凝土結構發生裂縫的機率，但是裂縫問題仍然不可避免，一旦出現裂縫，為避免裂縫進一步擴展影響到建筑整體結構的安全性與穩定性，就有必要采取及時、有效的處理方法，以降低裂縫的進一步危害，鋼筋混凝土結構裂縫的處理措施具體如下：

首先，表面修補法。表面修補法主要通過涂抹修補材料的方法預防裂縫，該方法主要適用于未影響結構承載力的淺層、表面裂縫，也可用于面積較大的細裂縫的防滲與防漏，常用的涂抹材料包括環氧膠泥、油漆或瀝青、水泥砂漿等。

其次，內部修補法。內部修補法主要是將修補漿液利用壓力設備壓入到裂縫內部，該方法不僅可以封閉裂縫，保持結構的整體性，而且具有防滲、防漏、防水的作用。再次，補強加固修復法。補強加固修復法主要通過對結構加固補強來抑制裂縫的方法，或者增加混凝土的截面面積，當混凝土結構的性能受到裂縫的影響時，可以采用補強加固修復法，可采用外包型鋼、粘貼鋼板、增設支點等方法。

最后，置換法。當鋼筋混凝土結構發生嚴重損壞時，比如化學腐蝕嚴重導致結構表面出現酥裂，就可以采用混凝土置換法，施工時先剔除表面損壞的混凝土，再將新的混凝土或其它材料置換于結構表面，表面置換完成后再采用補強加固法對結構進行加固［5］。