混凝土梁板裂缝成因及处理措施

黄春雷

（上海公路桥梁（集团）有限公司 200433）

现浇混凝土梁板结构裂缝是混凝土工程的质量控制难点之一，混凝土裂缝的产生使结构的正常使用年限得不到保证，较深的裂缝会使钢筋与空气接触从而引起结构内部钢筋氧化锈蚀，随着裂缝进一步发展最终导致结构产生渗漏以及破坏。形成构件裂缝的原因多种多样，例如有设计原因、材料质量不合格、施工方法不当、地基承载力不足、温差及气候影响等。不管什么样的原因使混凝土结构产生的裂缝，都将给人们生产生活带来不利影响。

1 混凝土梁板裂缝成因

（1）设计原因。如混凝土构件的截面高度不够、构件的受力因素考虑不足导致计算偏差、节点的位置以及其中钢筋配置不正确、混凝土结构断面变化处处理不当或因留设洞口及凹槽而产生的应力集中、主梁和次梁的交点处未对结构做加强处理、以及各种留缝不当都容易使混凝土结构产生裂缝。

（2）水泥水化、硬化过程中产生的裂缝。水泥在水化过程中剧烈反应从产生大量热量，使混凝土结构内部和外表面产生较大的温差，这时状态为结构内部受压而外部由于降温较快处于受拉状态，当外表面受拉应力超过混凝土的抗拉强度允许值时就会产生裂缝。混凝土结构内的游离水随着水泥水化反应的发生而逐渐减少，造成混凝土结构内部毛细孔水分不饱和而产生负压强，这样会导致混凝土产生裂缝；泵送混凝土为了满足流动性而采用坍落度大，流动性好的配比，这样容易导致局部砂浆过多，这样会造成混凝土局部失水过快产生收缩裂缝。

（3）材料质量不合格。混合料中的黄砂含泥量控制不到位，从而结构内部的热胀冷缩率不一致而产生应力，当超过混凝土的抗拉强度允许值时就会产生裂缝，含泥量过大也会引起钢筋的生锈，对结构产生影响。混凝土中含有的碱活性骨料会与混合料中的碱性物质（Na2O等）反应产生碱硅酸盐或碱碳酸盐而导致混凝土体积膨胀破坏从而产生裂缝。

（4）温度裂缝。结构在使用过程中由于热胀冷缩而在混凝土结构中出现应力，当构件受至外界约束时就会产生应力，当应力值大于混凝土的抗拉应力值时就会在约束边界处产生裂缝。

（5）施工不当造成的裂缝：①混凝土结构未达到规定的强度值就拆模；模板拼缝不严而造成的漏水、漏浆；模板下的钢管支架搭设不规范，钢管下的地基未处理到位承载力不足等都会导致混凝土裂缝的产生。②施工过程中，混凝土垫块设置不合理引起的保护层过大或过小；钢筋表面锈蚀、沾到油渍；在混凝土浇筑过程中由于踩踏或其它原因造成的钢筋移位等；施工过程中不合理的施工堆载。③在混凝浇筑之前未将模板充分湿润则容易造成混凝土浇筑后与模板接触的表层混凝土由于失水而产生塑性收缩裂缝。④混凝土浇筑中过分的振捣会造成粗骨料下沉而表面浮浆层过厚含水量较大，水分蒸发以后，容易产生裂缝。⑤混凝土浇筑后由于养护不及时，混凝土表面的水分过快的蒸发，从而导致混凝土中缺乏水化水体积收引起体积收缩产生裂缝；冬季混凝土浇筑后气温降低过快未及时进行外保温，外表面降温过快则会使混凝土结构内外温差偏大易外表面产生裂缝。

（6）混凝土结构支座处的负弯矩。在施工过程中由于踩踏或垫块质量不合格等原因而导致支座处承担负弯矩的钢筋位置下沉而造成混凝土保护层过厚这样容易使板的上表面在梁支座处产生裂缝。梁两侧的楼板堆载过重或不均沉降同样也会使支座处产生负弯矩裂缝。

（7）混凝土结构弹性变形

混凝土结构未达到规定强度值时就进行拆模、或者堆载过重从而造成混凝土结构的弹性变形过大，若应力值超过混凝土的允许弯、拉应力值时就会产生裂缝。

2 裂缝的加固处理方式

混凝土结构的设计需满足正常使用极限状态和承载力极限状态两项指标。混凝土结构的最大裂缝宽度要求如下：①无腐蚀介质、无防渗要求时为0.3～0.4mm；②轻微腐蚀、无防渗要求时为0.2～0.3mm；③严重腐蚀、有防渗要求时为0.1～0.2mm。

对于裂缝采取什么样的处理方法应调查裂缝产生的根本原因、发展的程度来确定。调查可从裂缝的发展程度、表现形式、有无达到极限应力的允许值、结构所处的外部环境、核对施工图纸以及施工现场记录等多种方面着手，从而找到裂缝产生的根本原因并依此采取对应措施。裂缝分两种情况：①由于收缩形成的对混凝土结构承载力影响较小的裂缝；②降低了混凝土构件承载力的裂缝，并且裂缝有发展的趋势，若钢筋超过屈服强度则结构将破坏。

（1）如果裂缝的出现没有降低混凝土构件的承载力，裂缝宽度在允许值以下，此类裂缝可采取结构表面封闭法、填充法、压注法（往裂缝中注入环氧树脂）等加固方法。

（2）如果裂缝的产生影响了构件的承载能力，应找到裂缝产生的根本原因，然后采用经济合理的加固措施。可采用的措施有型钢加固法、粘贴法（钢板粘贴法、碳纤维粘贴法）、梁的三面或四面加做围套法（根据工况情况是否能用）、梁截面加高法。

3 工程实例

金坛新城东苑四期为我公司承建的保障性农民安置房项目，层高为11～18层，主体结构采用框剪形式。在施工过程中9#楼8层3轴上的A、B轴与C轴间一根长8.5m的主梁在两根柱中间的跨中梁底部位出现数道垂直裂缝，靠近两侧A轴和B轴柱子处梁的侧面也出现数道斜向裂缝。裂缝宽度均在0.5～1.5mm之间。

出现问题后我们和监理及业主共同组成调查小组。经过调查得知，设计图纸并无问题，当时正处于抢结构封顶节点赶工时段，由于人手短缺，临时增加了钢筋工人。工人在钢筋绑扎时有部分箍筋绑扎位置不准确，而且由于急于赶工期，当时气温较高，施工队较正常拆模时间擅自提前一天予以拆模，且上层的支架及模板已经搭设正在施工，后被监理单位发现后喝止，要求恢复梁底支撑。待正常拆模后出现上述裂后请原设计单位给出处理方案，设计单位认为出现裂缝的原因有两个：①箍筋绑扎位置不准确导致梁的局部位置抗剪能力不足出现斜向裂缝。②混凝土梁部位的支撑过早拆除在强度不足情况下承受施工荷载而导致梁弹性变形出现裂缝。设计单位给出如下处理意见：因出现裂缝的位置在主梁，必须要进行结构补强，在结构补强之间应先将裂缝填满封闭，结构补强因受后期室内装修等尺寸限制所以考虑采用碳维布加强的办法。处理方案后经专家论证后认为切实可行。具体施工方案如下：

3.1 裂缝封闭处理

首先在梁的下表面沿裂缝走向跨缝凿出U凹槽（槽的宽度和深度都不小于15mm），然后用压缩空气将裂缝吹扫干净，然后将环氧树脂用注浆法注入裂缝中以填满空隙，待固化后再往U形沟槽中填入环氧胶泥封闭裂缝，同时增加原裂缝两侧的粘结力。

3.2 梁的结构加固

施工顺序：①混凝土构件表面研磨；②梁底面贴两层碳纤维布（300g/m2，抗拉强度≥3400MPa）；③梁侧面贴一层U形碳纤维布；④在梁侧面沿梁轴向通长贴U形箍压条；⑤环氧砂浆保护层。

基层处理：用混凝土角磨机研磨掉混凝土表面的松散层并将混凝土构件基层研磨平整。为避免因应力集中而造成的补强效果降低，梁的边角以及梁与板的交角等存在锐利棱角的地方须将之磨成为＞20mm圆弧[1]。

基底找平：混凝土结构表面高低不平的部位用环氧胶泥找平，尽量减小高度差。

粘贴：调配、搅拌粘贴材料（改性环氧树脂），然后用滚筒均匀涂抹在需要粘贴碳纤维布的位置，在碳纤维面搭接以及混凝土转角等部位要适当多滚几遍。在确定所粘贴位置无误后准确粘贴碳纤维布然后用专用脱泡滚筒沿纤维方向反复滚压去除气泡，并使改性环氧树脂充分浸透碳纤维布。等第一层碳纤维布表面干燥后粘贴第二层碳纤维布，粘贴步骤重同第一层，然后在第二层碳纤维布表面均匀涂抹改性环氧树脂。碳纤维布在梁底位置一共粘贴两层，碳纤维布的宽度在梁底位置和梁同宽（200mm），在梁底通长粘贴至柱边（碳纤维方向同梁轴方向），碳纤维布沿梁方向可以接长且搭接长度不得小于150mm。梁侧面粘贴一层U形碳纤维布（宽度为200mm[2]，净间距为200mm，且距离必须小于梁箍筋间距的0.7倍）进行抗剪加固，粘贴位置从梁的一端开始，且另一端也必须粘贴一道。侧面加强箍碳纤维布应贴至楼板底，上端靠近楼板底顺梁方向粘贴一道纵向碳纤维布将U形箍压住。

保护：上述步骤完成后最后在碳纤维布表面再覆盖一层厚度不小于15mm的环氧砂浆以保护碳纤维布。

补强后的梁通过了静载试验，满足正常使用要求。

4 结束语

产生混凝土结构裂缝有多种原因，所以对裂缝的处理措施应确诊根源，再针对性的根据实际工况提出相对较经济的处理方案，以达到经济和保证结构正常使用的目的。