浅析现浇钢筋混凝土结构裂缝成因及措施

浅析现浇钢筋混凝土结构裂缝成因及措施

张信祯

张信祯

广东道明铁路器材有限公司广东省清远市511600

摘要：目前，现浇钢筋混凝土结构的裂缝问题越来越受到人们的关注，因此，充分了解其裂缝成因，并采取相应的预防及控制措施，确保建筑物结构安全和质量，是工程技术人员的重要工作之一。

关键词：钢筋混凝土结构；裂缝问题；控制措施

在现浇钢筋混凝土结构工程中，裂缝问题是相当普遍存在的。裂缝的出现直接影响了建筑结构的使用、耐久性及外观。如果钢筋混凝土构件工作时出现裂缝过宽，将会出现因构件承载力不足引发工程质量问题，情况严重的还会使建筑结构倒塌。所以，钢筋混凝土构件裂缝宽度一定要在规定的范围内，对建筑整体结构安全性与稳定性不产生影响。

1裂缝的成因

裂缝形成的原因有很多，归纳起来可分两大类：一类是由荷载和约束或外加变形引起的裂缝：另一类由非荷载引起的裂缝，如因混凝土组成成份、温度变化、混凝土碳化即钢筋锈烛膨胀，基础不均匀沉降，施工养护和管理不善及使用和环境条件导致的裂缝。经资料显示属于非荷载（变形变化）为主引起的裂缝的占到总裂缝80%，属于荷载作用引起裂缝占到总裂缝20%。

1.1由荷载效应（如弯矩、剪力、扭矩、拉力及受冲切）的直接作用下引起的裂缝，其宽度与穿越裂缝的钢筋应力近乎成正比。

1.2由混凝土收缩引起的裂缝，混凝土在空气中凝固时体积减小的现象称为收缩。混凝土的自由收缩只会引起构件体积的缩小而不会产生裂缝、但受到外部（如支承条件）或内部（钢筋）约束时，混凝土因收缩受限制而产生拉应力，导致开裂。引起混凝土收缩原因：一是由于干燥失水或在浇筑过程中的离析现象而引起，如水泥凝固结硬，颗粒沉陷析水和干燥蒸发等因素。二是由于碳化反映的作用引起的。影响收缩的因素有以下几个方面：

①高标号水泥制成的混凝土，其收缩较大；②水泥用量越多，收缩越大；③水灰比较大，收缩越大；④骨料的弹性模量越小，收缩越大；⑤养护条件好，在凝结过程中周围环境湿度越大，收缩越小；⑥构件的体表比较小，收缩越大。

1.3由温度应力和湿度变化引起裂缝，如混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或新老混凝土叠合面处的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即出现裂缝。

1.4由碳化引起的锈烛膨胀裂缝。对于保护层较薄时、混凝土密实性较差的构件，由于混凝土的碳化过程在较短时期达到钢筋表面，混凝土失去对钢筋的碱性保护，引起了钢筋锈烛而体积增大，将混凝土胀裂、形成沿有钢筋长度方向纵向锈烛膨胀裂缝。

1.5由施工养护和管理不善引起的裂缝。如乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋的混凝土保护层加大，构件的有效高度减小，形成沿构件支承边缘的垂直于受力筋的裂缝；混凝土振捣不密实、浇筑速度过快或搅拌、运输时间过长均是形成各种裂缝的起点；混凝土初期养护时急骤干燥、泵送混凝土为了保证流动性，增加水泥用量，会出现网状裂缝；灌筑工作间歇时的施工缝接茬处理不好，易在接茬外出现裂缝；木模板受潮膨胀上拱、模板风度不够、模板支撑下沉或局部失稳、过早拆模等均容易出现相应的受力裂缝。

2预防裂缝的措施

通过上述裂缝成因的分析，可以采取相应防治措施，尽量减少和避免裂缝的产生。

2.1设计措施

设计人员应重视裂缝问题，计算时不仅要满足强度要求，而且要进行绕度及裂缝宽度验算，根据混凝土构件的使用功能及外观要求，划分裂缝控制等级，对不允许出现裂缝的构件进行混凝土拉应力验算。对允许出现裂缝的构件，进行受力裂缝宽度验算，使之符合《GB50010-2010混凝土结构设计规范》的规定。

①合理选择断面，避免截面的突变，产生应力集中，从而减少约束应力，否则应在变截面处，加强分布筋，最合理的配筋是沿主拉应力的方向配置钢筋，且受拉横截面上分布的钢筋应与拉应力成比例，两者方向相差不应大于20°，以充分发挥钢筋的强度，而降低成本。

②梁板等水平混凝土构件，混凝土强度等级不宜过高，宜在C25～C35左右。如果混凝土强度等级过高，水泥用量多，混凝土硬化过程中，水化热高，收缩大，就容易引起裂缝。

③对较长结构，可采用设置“后浇带”的方法，先“放”后“抗”。即利用“放”与“抗”的自然辨证原则，先设若干条800～1000mm后浇带，间距为20～30m，让混凝土自然变形，使其不产生约束应力，这就是防治裂缝“放”的原则，后浇缝保留40～60d，（如果施工可能，当然越长越好），在此期间，早期混凝土温差及部分收缩都已完成，然后用膨胀混凝土填充，使后浇带在填充后承受第二部分温差及部分收缩作用下的内应力，即约束变形，这就是防治裂缝“抗”的原则。

④可采用“跳仓打”的办法浇筑混凝土，即把整体结构按施工缝分段，跳开一段浇一段，经过不少于5d，再填浇成整体，这样可减少一部分施工初期的剧烈温差及收缩作用，减少混凝土裂缝。

⑤若工期紧张，也可采用“加强带”，即在结构上设宽为2m左右的加强带，间距20～40m，在混凝土中加入UEA、HEA、SAS等膨胀剂，分段浇筑膨胀混凝土，养护2周后，再用提高掺量2%～5%膨胀混凝土回填，用混凝土的膨胀应力来补偿混凝土的收缩应力，来防止混凝土开裂。

⑥其他构造措施，如增加板厚，应使板厚h≥L/30～L/35（L为短向板跨）；适当提高纵向配筋率，在板角柱角增加足够的构造钢筋，如纵向板负筋隔根拉通；选用较小直径的钢筋，减少钢筋的间距，尽量选用II级钢或冷轧带肋钢筋；对周边支座为墙梁圈梁的双向板，支座负筋宜按四边嵌固板计算，跨中正筋宜增加1.2倍左右。

2.2施工措施

①施工单位应采取切实措施保证板厚及钢筋保护层厚度，切实加强混凝土浇筑后的养护措施，注意混凝土的保温保湿和隔热，这对减少裂缝相当关键；②尽量采用普通硅酸盐水泥，不宜采用矿渣水泥及火山灰水泥，因其标准稠度用水量较大，保持水分的能力较差，且干缩性较大，养护不当容易产生裂缝；③适当控制混凝土的塌落度，水灰比，并掺入适量的减水剂；④尽量采用含泥量较少的粗中砂，不得采用细砂海砂，否则混凝土容易出现收缩裂缝；⑤对埋有PVC管处，上下增设钢丝网片，有条件时另设穿管构造层。

3裂缝的危害及处理

综上所述，我们应当采取措施尽量避免裂缝的产生，但是绝对避免混凝土结构裂缝产生，几乎不可能做到，也与我国现行的混凝土结构设计规范不相符。当裂缝宽度＜0.05mm时，肉眼几不可见，可假定为无缝结构，对结构的承载力、防水、防腐及人的感观都无影响。当裂缝宽度＞0.05mm时，根据混凝土构件的裂缝大小、所处环境、使用功能及外观要求进行相应处理。裂缝过大，不仅影响外观、给使用者在心理上造成恐惧感，也会引起渗漏、影响使用，而且更重要的是会使混凝土碳化、钢筋锈蚀，影响结构强度，因此应进行处理，处理时，应分析裂缝产生的原因，属结构裂缝应采取补强措施，根据不同构件，可用碳纤维布，粘钢补强等。如属于构造裂缝，为防止主筋锈蚀，只要封闭即可，可用纯水泥浆，或环氧树脂等化学材料灌缝；裂缝较宽时，可在裂缝处凿V形槽用水泥砂浆或细石混凝土填实即可，不会影响结构的正常使用。

4结语

在工程实际施工过程中，应从设计、施工、材料等方面采取有效的措施，避免出现影响适用性和耐久性的裂缝。对钢筋混凝土构件中产生的裂缝，应根据其形态、出现的部位，所处环境类别、结构形式等进行具体分析，由工程设计人员做出安全、适用、经济合理的处理方案或加固措施。

参考文献：

[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中国建筑工业出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50010－2010混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.