鋼筋混凝土裂縫及治理方法研究

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫，不但會(huì)降低其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，影響其承載能力，降低使用壽命，甚至還有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故出現(xiàn)。本文重點(diǎn)探討了混凝土結(jié)構(gòu)塑性沉降裂縫、塑性收縮裂縫和溫度應(yīng)力裂縫等三種主要的裂縫產(chǎn)生的原因、以及預(yù)防和治理措施，目的是保證施工質(zhì)量，延長(zhǎng)建筑物使用壽命。

關(guān)鍵詞：鋼混結(jié)構(gòu) 裂縫 治理

中圖分類號(hào)：TU398 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0037-02

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土制成的結(jié)構(gòu)，包括薄殼結(jié)構(gòu)、大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有堅(jiān)固、耐久、防火性能好、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，鋼筋混凝土在建筑工程中占有極其重要的地位。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，承重的構(gòu)件是混凝土，承拉的構(gòu)件是鋼筋。因此，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫，會(huì)降低其結(jié)構(gòu)的承重能力，還可能會(huì)降低結(jié)構(gòu)的防水滲透能力，從而引起鋼筋銹蝕，降低結(jié)構(gòu)的抗拉能力，減少結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至還有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故出現(xiàn)。因此，認(rèn)真分析上述每一種裂縫產(chǎn)生的原因，并及早采取預(yù)防和治理措施，對(duì)于保證施工質(zhì)量，增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)建筑物使用壽命，保護(hù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和廣大人民群眾生命安全具有十分重要的意義。

1 鋼筋混凝土裂縫類型及成因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因是非常復(fù)雜的，既可能源于源于材料質(zhì)量不合格，也可能是在外部環(huán)境的作用下產(chǎn)生的。概括而言，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變形所致的裂縫及其產(chǎn)生的原因大體上可以分類以下三種類型，現(xiàn)分述如下。

1.1 鋼筋混凝土塑性沉降裂縫及其成因

鋼筋混凝土塑性沉降裂縫是指由于混凝土塌陷所導(dǎo)致的裂縫，它一般是沿著鋼筋的走向出現(xiàn)和發(fā)展的。塑性沉降裂縫的起因是不同厚度的混凝土層存在不同的沉降落差。如果在建筑施工中隨意提高混凝土的強(qiáng)度，或者不適當(dāng)?shù)丶哟笏嘤昧浚蛘呤褂眉?xì)度模數(shù)過(guò)小的細(xì)砂，都會(huì)增大混凝土塌陷的可能，從而使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

1.2 鋼筋混凝土塑性收縮裂縫及其成因

鋼筋混凝土塑性收縮裂縫是指混凝土在塑性狀態(tài)下，因表面水分蒸發(fā)過(guò)快而形成的裂縫。由于塑性收縮裂縫是由于混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快所形成，因此其常常出現(xiàn)于混凝土結(jié)構(gòu)的表面，深度較淺、形狀不規(guī)則，而且長(zhǎng)短不一、寬窄各異。因此，加強(qiáng)施工過(guò)程管理，采取相應(yīng)措施，保持混凝土結(jié)構(gòu)表面的濕度是防止塑性收縮裂縫出現(xiàn)的關(guān)鍵。

1.3 鋼筋混凝土溫度應(yīng)力裂縫及其成因

大量的理論和實(shí)踐均表明，大體積混凝土結(jié)構(gòu)極易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)之所以容易出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫，在于混凝土澆筑后，水泥與水會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量的熱能，但由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外散熱速度不一，外部散熱速度會(huì)高于內(nèi)部，必然使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)外溫度差別，即所謂的溫度梯度，當(dāng)混凝土內(nèi)部積聚的熱膨脹應(yīng)力超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)表面的拉應(yīng)力之后，便很容易在混凝土表面出現(xiàn)裂縫。由于水泥與水所發(fā)生的熱反應(yīng)主要發(fā)生在混凝土澆筑的初期，因而混凝土溫度應(yīng)力裂縫往往也出現(xiàn)于混凝土結(jié)構(gòu)的早期。因此，對(duì)于混凝土溫度應(yīng)力裂縫應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持早預(yù)防和早治理的原則，采取有力措施，將溫度應(yīng)力裂縫控制在萌芽狀態(tài)。

2 鋼筋混凝土裂縫的預(yù)防措施

混凝土的收縮和徐變對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有重要意義。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋會(huì)阻礙混凝土硬化時(shí)的自由收縮，在混凝土中會(huì)引起拉應(yīng)力，在鋼筋中會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力?；炷恋男熳儠?huì)在受壓構(gòu)件中引起鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力重分配，在受彎構(gòu)件中引起撓度增大，在超靜定結(jié)構(gòu)中引起內(nèi)力重分布等，這些特性都要求在施工中引起充分重視。由于混凝土本身的以上特性再加上外部施工環(huán)境的復(fù)雜性，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫看起來(lái)是不可避免的，其實(shí)只要在施工過(guò)程中能夠嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，并嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，并加強(qiáng)施工管理，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是完全可以被控制，甚至是完全可以避免的。

2.1 鋼筋混凝土塑性沉降裂縫的預(yù)防措施

如上所述，混凝土塑性沉降裂縫是由于混凝土塌陷所造成的，因此，保證混凝土的均質(zhì)性是防止塑性沉降裂縫的關(guān)鍵。這就要求在施工過(guò)程中，嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，使用粗砂伴料。嚴(yán)格按照規(guī)定的操作規(guī)程進(jìn)行操作，合理控制水泥和用水?dāng)?shù)量，在澆注混凝土之前對(duì)混凝土混合物進(jìn)行充分的攪拌；澆注時(shí)要注意對(duì)混凝土進(jìn)行充分的搗振，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實(shí)、表面平整。另也要避免因?yàn)檫^(guò)度搗振使混凝土離析分層；澆注后，還要注意觀察模板是否發(fā)生位置移動(dòng)，如果位置發(fā)生移動(dòng)要及時(shí)采取固定措施。

2.2 鋼筋混凝土塑性收縮裂縫的預(yù)防措施

既然混凝土塑性收縮裂縫是由于混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快所引起，那么就應(yīng)當(dāng)在施工過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)表面的養(yǎng)護(hù)管理，主要是采取各種保濕措施以及各種預(yù)防性防收縮性塌落措施。例如，在混凝土澆注之后，要及時(shí)用塑料薄膜覆蓋混凝土表面，對(duì)其進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，以增加環(huán)境濕度，避免混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生塌落?；炷聊Y(jié)后，也要及時(shí)進(jìn)行覆蓋，以降低使混凝土內(nèi)外溫差，降低溫度收縮應(yīng)力，防止表面裂縫的出現(xiàn)。

2.3 鋼筋混凝土溫度應(yīng)力裂縫的預(yù)防措施

大體積混凝土施工中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫，是混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差相差到一定程度后的必然結(jié)果。在施工過(guò)程中，不注意混凝土溫度應(yīng)力的變化也是溫度應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的重要原因之一。因而在大體積混凝土施工過(guò)程中，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度以及由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力控制具有重要意義。這就要求在施工中應(yīng)當(dāng)首先考慮選用低熱或中熱水泥配制混凝土，以控制水泥的水化熱溫度；其次要減少用水量及水泥用量，嚴(yán)格控制水灰比，以減少干縮、延長(zhǎng)混凝土達(dá)到最高溫度時(shí)間。在施工中還要注意盡可能在環(huán)境溫度相對(duì)較低的情況下施工，盡量避開夏季和每一天的高溫時(shí)段，以避免結(jié)構(gòu)件吸收空氣中的熱量；夏季采用低溫水或冰水拌制混凝土，降低混凝土拌和物溫度；要采用蓄水養(yǎng)護(hù)和覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)等方式，延長(zhǎng)混凝土表面的溫度和濕潤(rùn)，以增強(qiáng)混凝土抵抗開裂的拉應(yīng)力。使用粗骨料，以改善和易性；降低水灰比，以控制塌落度；減少水泥用量，以降低水化熱量；在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，以吸收混凝土發(fā)生水化熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。

2.4 鋼筋混凝土裂縫的綜合性預(yù)防措施

科學(xué)的質(zhì)量管理是一切產(chǎn)品生產(chǎn)的生命線，而科學(xué)的管理首先來(lái)自于科學(xué)的方法。對(duì)于混凝土產(chǎn)品質(zhì)量管理而言，首先是要加強(qiáng)施工過(guò)程中的模板和支架管理，模板及其支架必須有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性；在施工過(guò)程中有科學(xué)和規(guī)范的看模和拆模措施。其次是必須保證施工方法的科學(xué)合理，例如對(duì)混凝土的搗振時(shí)間長(zhǎng)度的確定要科學(xué)合理，搗振時(shí)間要充分適當(dāng)。正如前文所述的，如果搗振時(shí)間過(guò)短，則容易導(dǎo)致混凝土不均勻；如果搗振時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則又容易導(dǎo)致嚴(yán)重浮漿。為此，可以采取二次投料法和二次搗振法，以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，降低混凝土的收縮強(qiáng)度。第三是要不斷改進(jìn)混凝土的澆筑工藝技術(shù)水平，例如采用分層澆注方法，再配合二次搗振法，保證混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實(shí)和表面平滑。

3 鋼筋混凝土裂縫的治理措施

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，絕大多數(shù)的鋼筋混凝土裂縫不是由于超負(fù)荷承載造成的，而是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身變形所致。也就是說(shuō)，鋼筋混凝土裂縫大都發(fā)生于建筑施工過(guò)程之中，或者是由于材料質(zhì)量不合格引起，或者是施工不當(dāng)所引起，或者是養(yǎng)護(hù)不到位所引起。因此，在施工過(guò)程中能夠嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，并加強(qiáng)施工管理，是保證建筑工程質(zhì)量，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵。

3.1 鋼筋混凝土裂縫的外部修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法包括表面涂抹水泥砂漿或者環(huán)氧膠泥，對(duì)表面進(jìn)行修補(bǔ)的方法。表面修補(bǔ)法適用于對(duì)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫的處理，也適用于大面積細(xì)裂縫防滲、防漏的處理。

3.2 鋼筋混凝土裂縫的內(nèi)部修補(bǔ)法

內(nèi)部修補(bǔ)法是用壓漿泵將水泥或者化學(xué)材料壓入裂縫，以修補(bǔ)裂縫，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。這種方法適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響，或有防水、防滲要求的裂縫修補(bǔ)。如果裂縫寬度較大，可選用水泥灌漿，如果裂縫寬度較小，則適宜于化學(xué)灌漿。

3.3 鋼筋混凝土裂縫的結(jié)構(gòu)修補(bǔ)法

當(dāng)裂縫影響到砼結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加硐法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。結(jié)構(gòu)加同中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。結(jié)構(gòu)加固要區(qū)分局部性還是全局性的，關(guān)鍵部位還是次要部位的，在分析了問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因后，分別根據(jù)處理的原則和界限，視工程具體情況和條件，有針對(duì)性地采取適當(dāng)加固方法。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土裂縫的出現(xiàn)是在施工過(guò)程中各種內(nèi)外部因素綜合作用下出現(xiàn)的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要由鋼筋、水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成，材質(zhì)不合格也是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的首要原因。其次，雖然材質(zhì)合格，但是如果不按照操作規(guī)程施工，或者不注意加強(qiáng)施工管理。例如，在水泥澆筑、起模、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸、堆放和安裝等施工過(guò)程中，均可能會(huì)因工作程序不規(guī)范和材料質(zhì)量不合格等原因，鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生裂縫。因此，只有摸清每一種裂縫產(chǎn)生的原因，才能有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和治理。對(duì)于鋼筋混凝土裂縫，當(dāng)采取綜合性治理的措施，并且應(yīng)當(dāng)以預(yù)防為主，采取預(yù)防和治理并舉、內(nèi)外結(jié)合的方法進(jìn)行，帝就需要設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及用戶多方面的密切配合。只有施工合理、措施得力，鋼筋混凝土裂縫是完全可以預(yù)防和控制的。

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