混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及防治方法

劉成樂

(山西建苑建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030006)

1 裂縫產(chǎn)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(jié)構(gòu)構(gòu)件受到外加荷載的作用而產(chǎn)生的裂縫，與施加的荷載大小和部位有關(guān)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力不足以抵抗荷載效應(yīng)，稱為結(jié)構(gòu)裂縫;第二類，由變形引起的裂縫，也稱非結(jié)構(gòu)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(dāng)這類變形受到約束時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)此自應(yīng)力超過混凝土允許拉應(yīng)力時(shí)，即會引起混凝土裂縫。兩類裂縫有明顯的區(qū)別，危害程度也不盡相同，有時(shí)兩類裂縫融合在一起。根據(jù)調(diào)查資料表明:兩類裂縫中，非結(jié)構(gòu)性裂縫占主導(dǎo)，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(xiàn)場檢測

鑒定部門對裂縫的現(xiàn)場檢測主要包括裂縫的寬度、深度、長度、走向、形態(tài)、分布特征、是否穩(wěn)定等內(nèi)容。

檢測裂縫寬度可采用裂縫比對卡或讀數(shù)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(huán)境條件。讀數(shù)顯微鏡精度較高，但儀器價(jià)格較高，一般由專業(yè)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(guān)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(hù)，直接同周圍環(huán)境接觸，造成銹蝕，降低構(gòu)件耐久性;2)過寬的裂縫會使構(gòu)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(yīng)在受力主筋附近;如測量梁的彎曲裂縫，應(yīng)在梁受拉側(cè)主筋高度處。我國現(xiàn)行GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范3．4．5條對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級和最大裂縫寬度做了詳細(xì)規(guī)定，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員有據(jù)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(yīng)做好結(jié)構(gòu)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(rèn)細(xì)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(wěn)定可根據(jù)下列方法和計(jì)算判定:

1)觀測:定期對裂縫寬度、長度進(jìn)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(nèi)石膏餅沒有開裂，則說明裂縫沒有繼續(xù)發(fā)展，裂縫已經(jīng)穩(wěn)定。如果石膏餅發(fā)生斷裂，說明裂縫還在繼續(xù)加寬，此時(shí)應(yīng)記錄好裂縫寬度，繼續(xù)粘貼石膏餅，繼續(xù)觀察(但不能無休止地循環(huán)觀察，如果裂縫寬度已經(jīng)超過規(guī)范允許的裂縫寬度時(shí)，應(yīng)采取斷然措施，解決裂縫問題，以免造成構(gòu)件破壞，引起結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn))。有些裂縫是隨時(shí)間和環(huán)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(fā)展快，1年～2年后基本穩(wěn)定。這些裂縫的變化都屬于正?，F(xiàn)象。所謂不穩(wěn)定裂縫，主要是指隨時(shí)間持續(xù)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(yù)期危險(xiǎn)較大，應(yīng)盡早采取措施，拿出解決方案并實(shí)施。2)計(jì)算:根據(jù)實(shí)際發(fā)生的外荷載大小，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度，如實(shí)際裂縫寬度小于此寬度，認(rèn)為構(gòu)件裂縫還在繼續(xù)，否則認(rèn)為裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)。還可以根據(jù)實(shí)測裂縫寬度反算受力鋼筋應(yīng)力，如果鋼筋應(yīng)力不大于鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的80%，裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 防止和減輕混凝土裂縫的措施

1)在鋼筋混凝土構(gòu)件中，為防止鋼筋受到外界介質(zhì)侵蝕而產(chǎn)生順筋裂縫，應(yīng)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(huán)境，所選混凝土種類應(yīng)適宜:如耐磨混凝土，瀝青混凝土，道路混凝土等品種。b．設(shè)計(jì)控制:我國現(xiàn)行規(guī)范中，對鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度等級做了最低要求的規(guī)定，我們必須遵守，同時(shí)應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別及構(gòu)件的重要性分別選用不同的強(qiáng)度等級，有特殊要求時(shí)還可通過加厚保護(hù)層厚度等方法控制裂縫影響，使構(gòu)件更加耐久，結(jié)構(gòu)更加安全。c．保證施工質(zhì)量:制作混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制水泥，砂，石子，水，外加劑等組料的質(zhì)量，保證氯離子等有害物質(zhì)的含量控制在允許范圍內(nèi)，施工過程中應(yīng)控制水灰比、振搗到位，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的密實(shí)性。值得注意的是，高強(qiáng)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(yīng)更加引起大家的注意。d．電流對鋼筋混凝土也會產(chǎn)生電腐蝕，直流電尤其明顯，因此應(yīng)防止電流漏泄到鋼筋混凝土構(gòu)件中去，以保證人身安全和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性。

2)為防止或減輕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的收縮裂縫，應(yīng)采取以下措施:a．屋面及外墻面設(shè)置一定厚度的保溫隔熱層，使混凝土構(gòu)件的室內(nèi)外溫差縮小，有效減小季節(jié)溫差、晝夜溫差對混凝土本身的直接溫度作用，大大減小構(gòu)件的溫度裂縫。b．高度大于400mm的鋼筋混凝土梁，應(yīng)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(cè)發(fā)生豎向裂縫，經(jīng)過這幾年的應(yīng)用，證明效果較好。c．建筑平面較長時(shí)，沿長度方向每隔30m左右設(shè)置施工后澆帶，待一個(gè)月后采用比設(shè)計(jì)強(qiáng)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(yán)實(shí)，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，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(gòu)件，每隔12 m左右留一道伸縮縫，位置宜在墻柱等豎向構(gòu)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(gòu)件中適當(dāng)加大配筋(包括分布筋)，通過設(shè)置溫度鋼筋來減少裂縫數(shù)量和寬度。e．厚度大于200mm的現(xiàn)澆板，單向板的分布鋼筋直徑宜適當(dāng)加大，間距加密;雙向板宜增設(shè)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(qiáng)養(yǎng)護(hù)。f．屋面板厚度不要小于120 mm，并應(yīng)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(wǎng)片，抵抗和減小室內(nèi)外溫差引起的屋面樓板裂縫。

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫后，首先應(yīng)判定裂縫是否已經(jīng)穩(wěn)定或趨于穩(wěn)定，裂縫的嚴(yán)重性，對結(jié)構(gòu)安全有多大影響;然后根據(jù)裂縫特征研究裂縫產(chǎn)生的原因，判定可否修補(bǔ)，若能修補(bǔ)考慮修補(bǔ)方案和具體加固措施。

4 結(jié)語

裂縫的存在是混凝土結(jié)構(gòu)中的普遍現(xiàn)象，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有著重大的影響，應(yīng)該引起廣大設(shè)計(jì)和施工人員的足夠重視。

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