混凝土结构裂缝产生原因及防治方法

刘成乐

(山西建苑建筑设计研究院，山西太原 030006)

1 裂缝产生的原因

引起裂缝的原因很多，总体可以分成两大类:第一类，结构构件受到外加荷载的作用而产生的裂缝，与施加的荷载大小和部位有关，预示结构承载力不足以抵抗荷载效应，称为结构裂缝;第二类，由变形引起的裂缝，也称非结构性裂缝，如温度变化、混疑土收缩、地基不均匀沉降等因素引起的变形，当这类变形受到约束时，构件内部产生自应力，当此自应力超过混凝土允许拉应力时，即会引起混凝土裂缝。两类裂缝有明显的区别，危害程度也不尽相同，有时两类裂缝融合在一起。根据调查资料表明:两类裂缝中，非结构性裂缝占主导，约占已有裂缝的82%，其中包括两类共同作用，以变形为主因所引起的裂缝;属于外荷载引起的裂缝约占18%，其中包括变形与荷载共同作用，但以外荷载为主所引起的裂缝。

2 裂缝的现场检测

鉴定部门对裂缝的现场检测主要包括裂缝的宽度、深度、长度、走向、形态、分布特征、是否稳定等内容。

检测裂缝宽度可采用裂缝比对卡或读数显微镜，裂缝比对卡方法简单，便于操作，但精度不高，适用于各种环境条件。读数显微镜精度较高，但仪器价格较高，一般由专业人员操作。一般来说，每条裂缝的宽度沿裂缝方向是有变化的，往往宽窄不匀，工程鉴定关注的是特定位置的最大裂缝宽度。限制裂缝宽度的原因有:1)过宽的裂缝会使混凝土中钢筋失去保护，直接同周围环境接触，造成锈蚀，降低构件耐久性;2)过宽的裂缝会使构件表面抹灰脱落，影响观感，造成使用者的不安。因此，测量裂缝宽度的位置应在受力主筋附近;如测量梁的弯曲裂缝，应在梁受拉侧主筋高度处。我国现行GB 50010-2010混凝土结构设计规范3．4．5条对结构构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度做了详细规定，使结构设计人员有据可依。裂缝深度检测可采用凿开法或超声波检测。采用凿开法检查前，应做好结构的可靠支撑，以保证安全，然后向缝中注入有色墨水，则易于辨认细小裂缝。超声波检测裂缝深度有三种方法，即平测法、斜测法和钻孔对测法。

裂缝是否趋于稳定可根据下列方法和计算判定:

1)观测:定期对裂缝宽度、长度进行观测、记录。观测的方法可在裂缝的特定位置——裂缝的始末端涂抹石膏饼，用前面两种测量方法测量裂缝宽度并记录。如果在观察期间内石膏饼没有开裂，则说明裂缝没有继续发展，裂缝已经稳定。如果石膏饼发生断裂，说明裂缝还在继续加宽，此时应记录好裂缝宽度，继续粘贴石膏饼，继续观察(但不能无休止地循环观察，如果裂缝宽度已经超过规范允许的裂缝宽度时，应采取断然措施，解决裂缝问题，以免造成构件破坏，引起结构整体失稳)。有些裂缝是随时间和环境变化的，如温度收缩裂缝冬天宽，夏天窄;凌晨宽，中午窄;混凝土徐变裂缝初期发展快，1年～2年后基本稳定。这些裂缝的变化都属于正常现象。所谓不稳定裂缝，主要是指随时间持续不断增大的荷载裂缝、沉降裂缝等，这种裂缝不会很快收敛，预期危险较大，应尽早采取措施，拿出解决方案并实施。2)计算:根据实际发生的外荷载大小，验算结构构件的裂缝宽度，如实际裂缝宽度小于此宽度，认为构件裂缝还在继续，否则认为裂缝处于稳定状态。还可以根据实测裂缝宽度反算受力钢筋应力，如果钢筋应力不大于钢筋强度设计值的80%，裂缝处于稳定状态。

3 防止和减轻混凝土裂缝的措施

1)在钢筋混凝土构件中，为防止钢筋受到外界介质侵蚀而产生顺筋裂缝，应采取以下措施:a．合理选材:尽量选用抑制混凝土碳化速度的水泥品种，如普通硅酸盐水泥等。对不同地域和环境，所选混凝土种类应适宜:如耐磨混凝土，沥青混凝土，道路混凝土等品种。b．设计控制:我国现行规范中，对钢筋混凝土构件钢筋保护层厚度和混凝土结构构件的强度等级做了最低要求的规定，我们必须遵守，同时应根据环境类别及构件的重要性分别选用不同的强度等级，有特殊要求时还可通过加厚保护层厚度等方法控制裂缝影响，使构件更加耐久，结构更加安全。c．保证施工质量:制作混凝土时，应严格控制水泥，砂，石子，水，外加剂等组料的质量，保证氯离子等有害物质的含量控制在允许范围内，施工过程中应控制水灰比、振捣到位，及时养护，保证混凝土的密实性。值得注意的是，高强混凝土和大体积混凝土的使用加大了混凝土初凝的水化热，应更加引起大家的注意。d．电流对钢筋混凝土也会产生电腐蚀，直流电尤其明显，因此应防止电流漏泄到钢筋混凝土构件中去，以保证人身安全和结构构件的耐久性。

2)为防止或减轻钢筋混凝土结构的收缩裂缝，应采取以下措施:a．屋面及外墙面设置一定厚度的保温隔热层，使混凝土构件的室内外温差缩小，有效减小季节温差、昼夜温差对混凝土本身的直接温度作用，大大减小构件的温度裂缝。b．高度大于400mm的钢筋混凝土梁，应配置足够的腰筋，同上下主筋，箍筋形成可靠的钢筋骨架，防止梁侧发生竖向裂缝，经过这几年的应用，证明效果较好。c．建筑平面较长时，沿长度方向每隔30m左右设置施工后浇带，待一个月后采用比设计强度等级提高一级的无收缩混凝土(采用硫铝酸盐水泥或掺入一定比例的UEA等外加剂)浇灌严实，并加强养护，解决由于混凝土初凝引起的收缩裂缝。d．直接外露的檐口、雨棚、阳台、外廊等钢筋混凝土构件，每隔12 m左右留一道伸缩缝，位置宜在墙柱等竖向构件处，宽度20 mm，用油膏等弹性材料嵌缝。此外可以考虑在此类构件中适当加大配筋(包括分布筋)，通过设置温度钢筋来减少裂缝数量和宽度。e．厚度大于200mm的现浇板，单向板的分布钢筋直径宜适当加大，间距加密;双向板宜增设跨中上部钢筋，可将支座上钢筋的1/3拉通。施工中浇灌混凝土后加强养护。f．屋面板厚度不要小于120 mm，并应配置上部跨中钢筋，也就是通常所说的温度钢筋，使楼板上筋形成网片，抵抗和减小室内外温差引起的屋面楼板裂缝。

混凝土结构构件上出现裂缝后，首先应判定裂缝是否已经稳定或趋于稳定，裂缝的严重性，对结构安全有多大影响;然后根据裂缝特征研究裂缝产生的原因，判定可否修补，若能修补考虑修补方案和具体加固措施。

4 结语

裂缝的存在是混凝土结构中的普遍现象，对混凝土结构的耐久性有着重大的影响，应该引起广大设计和施工人员的足够重视。

［1］程安军．混凝土裂缝产生的原因及防治与处理方法探讨［J］．山西建筑，2011，37(15):104-105．