浅议钢筋混凝土结构裂缝的分析与鉴定

王晓霞

摘要：本文对常见裂缝的类型、成因及形状进行了分析，并从不同角度对裂缝进行了分析，对裂缝的鉴定与判断给出了流程分析過程，从而为裂缝的进一步修补与处理提供了可靠依据。

关键词：裂缝；鉴定；流程分析

裂缝是钢筋混凝土结构的质量通病之一，能加快混凝土结构内部钢筋的锈蚀，从而影响结构安全性和耐久性。在某些情况下，裂缝是结构破坏的征兆，正确地分析、鉴定和控制裂缝的产生及发展并采取有效地处理方法，是保证结构的安全性，防止质量事故发生的关键。

1 常见裂缝的类型与成因分析

钢筋混凝土结构产生的裂缝，常见于一般受弯、受拉构件中和预应力构件的某些部位，按其产生的原因和性质主要分为荷载裂缝、收缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、施工不当引起的裂缝和基础不均匀沉降产生的裂缝等。

1.1 荷载裂缝

钢筋混凝土结构在静载或动载作用下因荷载变形而产生的裂缝，称为荷载裂缝。荷载裂缝多出现在结构构件应力最大位置附近或振动较严重的部位，并按照不同的受力性能和受力大小而具有不同的形状和规律。

钢筋混凝土结构中的荷载裂缝包括受拉裂缝、剪切裂缝、冲切裂缝及扭曲裂缝等类型，常见受拉裂缝与主应力垂直，如梁上弯曲受拉裂缝方向与梁轴线垂直，其一端宽，另一端细；又如拉杆中裂缝与构件轴线垂直，同一条裂缝宽度变化不大。

1.2 收缩裂缝

混凝土的收缩包括塑性收缩、干燥收缩、自生收缩及炭化收缩等。

（1）塑性收缩。塑性收缩主要发生在施工过程中、混凝土浇注后4～5小时内，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，而此时混凝土尚未硬化，所以成为塑性收缩。

（2）干燥收缩。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减少，称为干燥收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大而内部收缩小的不均匀变形，，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土所受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化收缩主要就是干燥收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。干燥收缩贯穿整个建筑物的施工和使用过程，在整个楼板裂缝中占的比例较高。根据国外20年的干缩实验资料，14d仅完成20年的干缩量的4%～34%，90d完成40%～80%。一年完成66%～85%。

（3）自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种变形与外界湿度无关，且可以是收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土，也可以是膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土。

（4）炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度大于50%左右时才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

由于以上原因而引起的裂缝，称为收缩裂缝。收缩裂缝的形状一般有两种，一是表面裂缝，即形成不规则的发丝状裂缝，这种裂缝发生在终凝前，如果发现较早，及时对其进行表面处理可以消除其影响；另一种裂缝是中间宽、两头细，有时均匀分布在两根钢筋之间，并与钢筋平行的裂缝，这种裂缝一般发生在终凝后，对结构的整体性影响较大，发现后应立刻对其进行处理。

1.3 温度裂缝

这类裂缝大多受到大气的温度变化、周围环境高温和水化热三方面的影响，当冷热变化时，结构发生收缩和膨胀，产生温度应力，当温度应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝，这种裂缝称为温度裂缝。

温度裂缝宽度无定值，从发丝裂缝到数毫米宽度的裂缝都有，但多数宽度不大，数量较多，裂缝深度变化较大，有表面、深层、和贯穿等几种，裂缝的特征会随温度的变化而变化，周围气温和湿度出现剧烈变化的钢筋混凝土梁、板等部位都会产生温度裂缝。当发生 在板上时，多为贯通裂缝；当发生在梁上时，多为表面裂缝。

工程实践表明，钢筋的锈蚀速度与液相的PH值关系密切，当PH≥10时，钢筋锈蚀速度较慢；当PH值≤4时，钢筋锈蚀速度很快。此外，钢筋的锈蚀还与混凝土的密实度和保护层的完整性密切相关。

在潮湿的环境中建筑的混凝土结构若横向裂缝宽度达0.2mm时，即会引起钢筋锈蚀；冻胀又使裂缝扩大，加快了锈蚀速度，同时钢筋锈蚀产生体积膨胀是原体积的2倍以上，使周围混凝土产生拉应力达到混凝土的抗拉强度，裂缝将很快扩展。

由于结构环境的复杂性，通常情况下，混凝土的裂缝并非单独出现，而是相互重叠，例如荷载裂缝和温度裂缝的重叠等，由此产生的裂缝影响往往较严重，必须准确的进行鉴定与分析，防止对结构产生进一步的影响。

2 钢筋混凝土的结构裂缝的鉴定与分析

2.1 裂缝表征分析

裂缝的表征分析包括对裂缝分布、走向、长度、宽度和深度等的检查和测量。在检测裂缝的分布、走向时，应侧重于分析裂缝的性质和成因；检测裂缝的长度、宽度和深度时，则侧重于判定构件开裂的程度以及裂缝对构件性能的影响。

钢筋混凝土结构构件的裂缝按其表征可分为三种：一是表面细小裂缝，即裂缝宽度很小，长度短且深度浅的裂缝；二是中等裂缝，其宽度在0.2mm左右，长度局限在受拉区，裂缝已经深入结构内部一定深度；三是贯穿裂缝，宽度超过0.3mm，长度延伸至受压区，裂缝已贯穿整个截面或部分截面。裂缝宽度越大，钢筋愈容易锈蚀，使钢筋和混凝土之间的握裹力降低，使用寿命及耐久性降低。一般的室内结构，横向裂缝导致钢筋锈蚀的危险较小，裂缝以不影响美观的要求为限度；而在潮湿环境中，裂缝宽度大于0.2mm时会引起钢筋的锈蚀，特别是纵向裂缝更易引起钢筋的 锈蚀，并导致保护层剥落，影响结构的耐久性，应尽快予以处理。

2.2 裂缝结构性判断

在对裂缝表征分析的基础上明晰结构的受力状态，分析裂缝对结构的影响，从而对裂缝进行定性，即对裂缝进行结构性与非结构性的区分。结构性裂缝多是由于结构应力达到限值，造成承载力不足而引起的，是结构破坏开始的征兆，是比较危险的，必须对其进行加固处理；非结构性裂缝往往是自身应力形成的 ，如温度裂缝、收缩裂缝等，对结构承载力的影响较小，可根据结构耐久性、抗渗、抗震、使用要求等方面采取相应的修补措施。

2.3 裂缝受力性质分析

钢筋混凝土结构构件的 破坏主要有两种形式，即脆性破坏和塑性破坏；裂缝按受力性质也相应的分为两种形式，即脆性破坏引起的裂缝和塑性破坏引起的 裂缝。脆性破坏事先没有明显的预兆而突然发生，一旦出现裂缝，对结构整体性影响很大，是结构破坏的征兆，属于这类性质的裂缝有受压构件裂缝（包括中心受压和偏心受压）、受弯构件的受压区裂缝、斜截面裂缝、冲切面裂缝以及后张预应力构件端部局压区裂缝等；塑性破坏事先有较明显的变形和裂缝预兆，可以及时采取措施予以补救。

3 结论

由于结构类型的复杂性，不同类型的裂缝往往相互重叠出现。因此，正确的分析、鉴定和控制裂缝的产生及发展并有效地进行处理，是保证建筑物的结构整体性，防止危险发生的关键。而从各个层面对裂缝的判定，有助于对裂缝性质的进一步分析，并为裂缝的处理及修补提供了依据。

参考文献

[1]钢筋混凝土结构非线性有限元分析简述[J]. 王晓明. 建筑监督检测与造价. 2017（04）

[2]钢筋混凝土结构裂缝分析及控制[J]. 郑家树. 西南民族大学学报（自然科学版）. 2008（02）

（作者单位：山东青岛莱西市建筑工程质量监督管理处）