浅谈混凝土结构裂缝
[摘要] 针对混凝土结构裂缝的分类，混凝土裂缝产生的原因及防治措施及其裂缝的治理谈几点认识。
[关键词] 施工期产生的裂缝;使用出现的裂缝;裂缝产生的原因及防治措施;裂缝的治理。
实际工程中，没有不裂缝的钢筋混凝土结构，现行规范允许结构上出现与拉应力方向垂直的裂缝，但对裂缝的宽度规定了无害和有害的限量。由于发生裂缝并在结构上存在,在潮湿的环境下会引起钢筋的腐蚀，有害气体的侵入和冻胀加快了腐蚀速度，在重复荷载作用下将出现疲劳破坏。这些裂缝的出现并不可怕，可怕的是不知裂缝产生的原因和应采取的控制措施。另外工程实践表明，结构裂缝中有一部分可以用设计和施工的办法来解决。
1、裂缝分两大类 1.1施工期产生的裂缝。 1.1.1塑性收缩裂缝。在混凝土凝结过程中，因游离水从其表面较快蒸发而引起; 1.1.2 塑性沉降裂缝。在混凝土尚未有强度时，表面出现泌水因横板微动现象引起沿钢筋纵向出现裂缝; 1.1.3龟裂缝。由于未进行及时的养护引起的，裂纹一般很浅 1.1.4 结构裂缝。由于配筋不足，施工中上层筋被踩踏压下，支撑拆除过早，或因预应力张拉失误原因引起的裂缝。 1.1.5 早期冻胀引起裂缝。在结构构件表面沿主筋箍筋方向出现宽窄不一的裂缝，其深度多数可达到主筋。 1.1.6 温差裂缝。一般与构件截面垂直。 1.2 使用中出现的裂缝 1.2.1 荷载引起的裂缝，有弯曲裂缝和剪切裂缝； 1.2.2 地震作用柱端与墙面出现X形交叉裂缝； 1.2.3 地基不均匀下沉的斜裂缝和八字形裂缝； 1.2.4 火灾引起的温度裂缝和不规则的烧损裂缝； 1.2.5 建筑屋面因高温高湿产生膨胀时，墙面出现八字形裂缝；因低温或干燥产生收缩时还会出现倒八字形裂缝。 1.2.6 纵向锈蚀裂缝。沿主筋位置出的纵向裂缝，是钢筋生锈膨胀而产生。如果不进行处理，将会导致混凝土开裂扩大直至保护层全脱落，进一步加深腐蚀，这种裂缝对结构的安全耐久性影响很大，应认真处理。 1.2.7碱集料反应引起的裂缝。由于材料选择不当发生碱集料反应。 1.2.8盐碱及酸性物质侵蚀引起的开裂损坏。
2、裂缝产生的原因及防治措施 2.1 钢筋混凝土常见裂缝原因普通混凝土是一种脆性材料，其抗拉能力很低，在施工中和交付使用后，当温度变化，地基不均匀沉降时很容易产生裂缝 2.1.1 材料质量。由材料质量原因引起的裂缝较常见。水泥体积安定性不合格，粗细骨料含泥量大，如在工程中使用了这些不合格原材料就成了“豆腐渣工程”，所以说只有把好材料的质量关，工程质量从根本上就会得到一定保证。 2.1.2 施工质量。施工工艺涉及的内容极广，现只重点强调以下几点： 2.1.2.1 水分蒸发问题。水泥、骨料拌和混凝土失水干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因; 2.1.2.2 人工控制混合材料制成的混凝土，其质量好坏的一个重要指标是成型后的均匀密实性，因此混凝土的拌合、运输、浇灌、振实的各道工序的任一疏忽和马虎，都可能是裂缝产生的直接或间接原因； 2.1.2.3 模板构造接缝不当、漏浆、漏水、支撑刚度差、下沉变形、过早拆模等都是造成混凝土开裂；施工绑扎中钢筋受污染、混凝土保护层太厚或薄，浇筑中碰撞钢筋错位也会引起裂缝。 2.1.2.4混凝土的养护,特别是早期养护质量与裂缝的发生关系密切,在初凝至终凝时期表面干燥、失水，内外温差较大更容易产生裂缝； 2.1.2.5气候过热或刮风下雨的极端天气下施工，干燥、风大及雨水对混凝土的匀质性影响大，增加裂缝开裂的环境条件。 2.1.3地基变形。在钢筋混凝土工程结构中，造成结构开裂主要原因是不均匀的沉降，裂缝的形状大小、部位及方向决定于地基变形的程度，因地基变形造成的应力相对较大，裂缝的出现一般是贯穿性的。 2.1.4温差变形。 混凝土也具有热胀冷缩的特性，当环境温度出现变化时，就会产生温差变形。由此产生的附加应力超过混凝土当时的抗拉强度时，就会产生裂缝。结构中这类裂缝较多见，如现浇屋面板、大体积混凝土、预制构件混凝土的裂缝等。 2.1.5湿度变形。混凝土在大气环境中凝结时体积会逐渐减小，称之为干缩。这种裂缝较普遍，在现浇梁、墙、板及框架等结构，常常是不重视养护，尤其是北方春夏季天气干燥，脱水造成的。混凝土的收缩值一般为0.2‰~0.4‰。发展规律是早期快，后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物，应每隔一定距离设一道后浇带或沉降缝，或采用在混凝土中掺入一定比例的微膨胀剂等，这样可减少混凝土的早期干缩问题。 2.1.6混凝土徐变。混凝土因徐变造成的开裂或裂缝发展的例子在工程中很常见。受弯构件截面混凝土受压的徐变，可使构件变形量增加；预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低结构的抗裂性。 2.1.7设计构造。结构构件断面突变或因开洞、留槽及增加重物引起应力集中；构造处理不当，现浇主梁与次梁交接处没有设附加箍筋或未加密箍筋；附加吊筋及各种结构缝设置不当等原因也会造成混凝土的开裂。 2.1.8受荷原因。结构受荷后产生裂缝的原因很多施工中和使用中都可能出现裂缝。如早期受震、拆模过早或方法不当；构件堆放、装卸、运输、支垫及吊装位置不当；施工后过早堆重物、超应力张拉等均会产生裂缝。最常见的是混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载下往往会出现程度不同的裂缝。如普通混凝土构件在承受了40%~50%的设计荷载时可能出现裂缝，但肉眼不易察觉到，而构件的极限荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土结构是允许带裂缝工作的，这类裂缝是属于无害性裂缝。在钢筋混凝土设计规范中，区分不同情况 ，规定裂缝的最大宽度为0.2~0.3㎜，对宽度超过规定的裂缝，应认为是有害的，需要分析认真处理。 2.2防治措施 2.2.1材料选择。水泥必须选择水化热较低的水泥，抽检安定性不合格的水泥绝对不准用；粗骨料、粒径级配合理、空隙小，质地坚硬、无碱性反应的有害物质；细骨料：宜选用粒径粗,空隙较小，含泥量极少的干净砂，外掺料如粉煤灰、膨胀剂、减水剂等改善混凝土工作度，降低用水量，减少收缩开裂。 2.2.2材料配合比混凝土配合比的设计应经过周密考虑、计算、试配和调整几个步骤实现。主要包括确定原材料的品种及限量，水泥品种限量、外加剂品种及掺量，确定混凝土强度标准的龄期，强度标准差的取值，水泥富余强度的利用、坍落度、砂率及用水量等。如较大体积混凝土配合比控制的关键是降低混凝土的升温和峰值的出现时间，必须采用低水化热的矿渣水泥、采用减水率大，旱强抗裂性能好的JM—Ⅲ改进型减水剂及粉煤灰适量掺入，抑制水泥初期水化热及大辐度降低水泥用量，墙板较薄，配合比的设计问题主要是防裂，故应减少胶结料的用量，减少用水及提高混凝土抗裂措施的具体实施，例如：我公司在山西榆社电厂施工中，抗渗砼等级主要有C30P6、C30P8、C40P6三种，水灰比为0.49，每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料的总量不小于320㎏，砂率为35%~45%，外加剂采用JMⅢ抗裂防渗减水剂。现场施工配合比不是一成不变的，如遇下雨或下雪，现场砂石的含水率应适当调整；如骨料变化，应当重新做试配，调整施工配合比。 2.2.3钢筋。钢筋的制作加工、下料、配置严格按图进行，尤期应重视的是：钢筋品种、规格、数量的核对，改变、代用要考虑对构件抗裂性能的影响；钢筋位置的准确，保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大，主次梁在柱处交叉时的主筋位置，梁柱端加密箍筋的绑扎，均会影响混凝土的开裂。 2.2.4模板。混凝土结构的外观质量主要由模板质量来决定。钢筋混凝土结构的外观质量主要由模板质量来决定。钢筋混凝土结构裂缝的预防，在模板工程中注意的是：模板构造要合理，防止模板各部分的变形而导致混凝土裂缝，施工中梁板侧底部必须有人守护防止下沉或胀出变形，拆模时间不能过早，躲过混凝土水化热峰值，以减小砼内外温差引起的裂缝。 2.2.5混凝土的浇筑。浇筑进料的混凝土拌合物不允许存在离析现象，振捣适度均匀；施工中振捣过量和不到情况下随处可见，因此应加以注意。在气温高、湿度低，风速大的环境下要及早洒水养护，早期养护至关重要，适当延长养护时间。当酒水有困难或不能保证湿润时，用塑料薄膜和草袋保湿养护。 2.2.6施工技术控制。对地基的验收必须按程序要求由甲方、设计院、施工单位、监理、质检站到现场共同查验。较复杂地基开挖后要求勘察补钻探，由设计院提出加固处理并重新验收合格后再进行下道工序，开挖基槽，尤其是机械作业，宁可少挖也不能扰动下部原状土层，合理计划安排工序，当相邻建筑物相距较近时，一般先施工深基础，预防深基础破坏已建房屋基础，当建筑物各部分荷载相差较大时，要先施工高大重部分，后进行低轻部分。 2.2.7温差控制。 2.2.7.1 大体积混凝土一定尺寸范围内其结构尺寸越大，引起裂缝的危险性也越大，防止出现温差最根本的措施是控制混凝土内部和表面温差不大于25º。例如我公司在山西榆社电厂施工中，翻车机室底板，地下缝式煤槽底板7#转运站底板、3#、4#转运站底板等均为大体积砼。在施工中按规定留设测温孔，测温有试验员专职负责，1—5d每4h测一次，6—10d每8h测一次，10—15d每24h测一次，并认真记录，一旦发现砼内部温度和表面温差大于25º应立即采取表面保温措施。混凝土的温度变化如下：混凝土入模后46h左右达到温度峰值，混凝土内部温度最高升到60℃，随着便开始降温，内部温度每天下降2.5℃左右，经过10天后，内部温度已降至35℃，通过以上养护测温，控制了内外温差保持在25℃以内，避免因内外温差过大而造成危害性的裂缝的产生。 2.2.7.2混凝土工程施工中，冬季必须编制冬季施工方案，防止混凝土裂缝的产生。例如我公司在山西榆社电厂施工中，昼夜温差大，特别是冬季最低气温达到-17℃左右，最冷月平均气温达到-6℃。我们采取措施是：砼所用骨料清洁，不含有冰、雪等冻结物及易冻裂的物质，水泥使用发热量高，活性大的普通硅酸盐水泥，最低水泥用量比常温施工适当提高。为了减少冻害，严格控制混凝土水灰比，将配合比的用水量降至最低限度，并进行加热，砼控制坍落度，选用FDN-D早强高效防冻减水剂。砼拌合物出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃，出机后及时运到浇筑地点。混凝土拌制、运输、浇灌严格控制温度。混凝土浇灌后由试验室进行测温工作，如发现温度下降过快或遇寒流袭击，应立即通知有关人员采取补加保温层或人工加热等措施，防止混凝土受冻。混凝土浇筑后用棉被加以覆盖并留没测温孔。 2.2.8设计构造措施。 2.2.8.1建筑平面造形在满足使用要求的前提下，力求简单；平面布置复杂的建筑物，容易出现扭曲等附加应力而使墙体及板角裂缝； 2.2.8.2合理布置纵横墙，纵墙开洞应尽量小些；控制建筑物的长高比例，长高比例越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强； 2.2.8.3认真调整各部分承重结构的受力情况，使荷载均匀分布，尽量不使受力过分集中； 2.2.8.4减少地基的不均匀沉降量，在基础设计中可采取调整基础的埋置深度，不同的地基计算强度，采用不同的垫层厚度等措施，来调整地基的不均匀变形；适当加强基础的刚度； 2.2.8.5要层层设圈梁、构造柱，提高建筑物的整体性；在砌体中适当埋设钢筋同砌体结合，提高砌块的抗拉、抗剪强度，并可约束减少裂缝的出现，即使出现也会阻止发展； 2.2.8.6正确设置沉降缝，对缝的宽度和位置要选定合适、构造合理，和其它缝合并设置；限制伸缩缝间距，尤其对体形复杂沉降值大的更应限制，同样可以和其它缝结合合并设置； 2.2.8.7对底层窗台下部砌体要加强，对宽大窗台下设钢筋混凝土梁或钢筋带砌体，适应窗台下地基及温差变形，更要预防窗台处出现竖直裂缝。
3、裂缝的治理 对裂缝的治理必须根据裂缝发生的原因、性质、大小、部位、结构受力情况和使用要求来区别对待。 3.1对承载能力无影响的表面裂缝和大面积细裂缝，防渗漏水处理时可采用表面修理方法，如表面涂抹砂浆法，表面涂抹环氧胶泥法，表面凿剔槽嵌补法和表面贴条法等。 3.2当裂缝对结构整体性有影响时，或结构有防水防渗要求时，可采取在内部修补法，如水泥灌浆法和化学灌浆法。 3.3对结构整体性和承载力有较大影响的缝采用结构加固方法，如钢箍加固、预应力加固、粘结钢板加固和喷浆加固等方法。 3.4对结构耐久性有影响的纵向绣蚀裂缝，应把主筋周围含盐碱成分混凝土凿除，用喷砂法清除铁锈，然后用灌浆或围套法加固。 3.5对有地下水位变化部位的裂缝剥落，应清除干净，重新抹防水砂浆，然后涂刷防水涂料或卷材防水，也可用SBS改性沥青卷材粘贴防水效果更好。参考文献:《混凝土结构结构工程施工质量验收规范》ＧＢ50202-2002 《建筑施工手册》
