淺談鋼筋混凝土結構普通裂縫的分析與探討

莊志婉

【摘 要】本文在大量調查的基礎上，對鋼混結構裂縫產生的原因，裂縫產生的部位及其形態(tài)特點，還有可能造成的危害進行了分析。并且在調研的基礎上，我們還進行了大量的輔助性試驗，對裂縫產生的原因進行了驗證，并提出了一些裂縫的防治方法與補救措施。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；裂縫；斷裂；承載能力

1.混凝土結構產生裂縫的原因

1.1由于水化熱引起的混凝土開裂

由于混凝土中使用的水泥是一種具有活性的堿性材料，在混凝土凝結和硬化工程中，水泥和水產生水化反應，釋放出大量的熱，導致混凝土自身溫度升高。這種裂縫往往在混凝土內部溫度不宜導出的情況下產生。

1.2混凝土塑性期收縮裂縫

混凝土塑性期收縮裂縫是混凝土結構中最常見，也是最易出現(xiàn)的裂縫。這種裂縫發(fā)生在混凝土澆筑后數(shù)小時，混凝土仍處于塑性狀態(tài)的時刻。其產生原因主要是混凝土在初凝前表面水分蒸發(fā)快，混凝土結構表層出現(xiàn)干縮。

1.3混凝土干縮引起的裂縫

普通混凝土在硬化過程中，由于水分的流失產生干縮而引起體積變化，這種過程往往維持時間較長。當這種體積變化受到約束時，如兩端固定的梁，或四周約束的板等幾何尺寸較大的構件最易產生此種裂縫，澆注在老混凝土或巖基上的新混凝土由于收縮比率不同也可能產生這種裂縫。

1.4混凝土中由于堿集料反應引起的裂縫

混凝土中的主要成分之———水泥是堿性活性物質，當混凝土中的粗、細骨料具有易與堿性物質反應的活性物質時，骨料易與水泥中的堿性物質發(fā)生化學反應，反應后的生成物體積往往比反應前的體積增大數(shù)倍。這種反應通常稱為堿集料反應。裂縫多出現(xiàn)在建筑物的潮濕部位，濕度越大，愈嚴重。

1.5鋼筋腐蝕引起的裂縫

當混凝土保護層過薄，特別是混凝土的密實性較差時，由于空氣中或水氣中溶解的二氧化碳的侵入，發(fā)生化學反應將導致混凝土中的鋼筋由原來所處的堿性環(huán)境變?yōu)樗嵝原h(huán)境。鋼筋在酸性環(huán)境中很容易被氧化對周圍的混凝土造成擠壓而脹裂。因此這種裂縫對建筑物的耐久性具有嚴重的影響。

1.6荷載作用引起的裂縫

結構物在荷載作用下要產生變形，當變形量超過控制值時常會產生荷載裂縫。由于產生裂縫的荷載性質不同，產生的裂縫形狀各異。

1.7其它原因引起的裂縫

由于外界溫度的作用也常會引起結構物產生裂縫。如屋頂保溫層性能差對由于季節(jié)交替產生溫度應力作用常常會引起樓房頂層或上面數(shù)層房屋門窗口的上面兩角出現(xiàn)倒八字形裂縫。

由于建筑材料質量問題也會引起混凝土結構開裂。主要是由于砂、石含泥量高或含有機物質超標，而嚴重影響混凝土的強度才導致裂縫出現(xiàn)的?；炷翑嚢栌盟矐獓栏癜凑找?guī)范標準要求執(zhí)行，不能采用含鹽成分過高的地下水拌制混凝土，否則也會造成混凝土的龜裂。

2.混凝土結構裂縫的特點（常見）

2.1溫度裂縫的特點

溫度裂縫是混凝土結構最常見的裂縫之一，我們通過對C20，C40，C60三種不同強度混凝土試塊的溫度變化試驗發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境溫度變化較大時，尤其是在混凝土塑性期溫度變化范圍較大時（試驗測試溫度為5℃—65℃），極易引起混凝土試件產生溫度裂縫。

2.2荷載裂縫的特點

鋼筋混凝土結構中，拉應力主要由鋼筋承受，而壓應力則主要由混凝土承擔。在鋼筋混凝土結構中，構件受到彎矩、軸向力或剪力作用時往往會出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱為荷載裂縫。當荷載過大時，混凝土出現(xiàn)受壓破壞裂縫，裂縫形狀不規(guī)則，但混凝土出現(xiàn)受壓裂縫時，表示混凝土接近極限承載能力。

2.3其他類型裂縫的特點

干縮裂縫往往是不規(guī)則的龜裂狀，寬度一般情況下不會很寬，可能是貫穿裂縫，也可能是非貫穿裂縫。干縮裂縫與所選用混凝土材料的配比、周圍工作環(huán)境的干濕程度、構件幾何尺寸的大小等多種因素相關聯(lián)。

地基不均勻沉降常導致建筑物整體受力不均而在局部出現(xiàn)豎向裂縫，隨著沉降的加劇，裂縫也將逐漸發(fā)展。其具有著特定的裂縫形態(tài)，較易識別和劃分。鋼筋銹蝕裂縫多為順筋裂縫，堿集料反應導致的裂縫則是由內向外發(fā)展，且沿裂縫常有堿硅凝膠滲出。

3.鋼筋混凝土結構裂縫出現(xiàn)后的治理措施

經過前面的研究，對鋼筋混凝土結構的裂縫類型和成因有了一個基本的了解，對于鋼筋混凝土裂縫應采取“預防為主、治理為輔”的方針。但對于已出現(xiàn)的混凝土結構裂縫可采取以下治理措施。

3.1由于溫度和干縮形成的混凝土裂縫

由于這種裂縫對結構的承載力無大影響，該裂縫的存在主要是影響結構的使用功能或耐久性，因此通常采取壓力灌漿的方法對裂縫進行封堵，灌漿材料依據(jù)使用功能而定。

3.2荷載裂縫出現(xiàn)時結構的加固與裂縫的處理

混凝土出現(xiàn)荷載裂縫意味著結構承載能力的不足，因此，在處理荷載裂縫之前應搞清產生荷載裂縫的結構原因，以便采取合理的結構措施，增加結構承載能力。一般而言采用的補強方法有以下幾種：

3.2.1加大截面加固法：即在原混凝土構件外，疊澆新的鋼筋混凝土，增大構件的截面積和配筋，達到提高構件承載能力和剛度，降低柱子長細比的目的，常用于梁、柱、板等混凝土構件。

3.2.2外包鋼加固法：是在原混凝土構件包以型鋼，大幅度提高構件承載力的一種加固方法?？捎糜谥土旱募庸?。

3.2.3預應力加固法：是采用體外補加預應力拉桿或型鋼撐桿，對結構和構件進行加固的方法。

3.2.4粘貼鋼板加固法：是指用膠粘劑把薄鋼板粘貼在混凝土構件表面，使薄鋼板與混凝土整體協(xié)同工作的加固方法。常采用的鋼板為普通鋼板式16錳鋼為宜，膠粘劑為結構膠（914膠）。

3.2.5鋼筋混凝土結構經加固后再對裂縫進行補強處理，目前，對鋼筋混凝土結構裂縫補強加固也可采用粘貼高強碳纖維布的方法，由于碳纖維材料重量輕、彈性模量高、抗拉能力強等優(yōu)點，這種加固補強的方法得到越來越廣泛的應用。

3.3對于其他原因產生的裂縫修補方法也應先找出產生裂縫的原因，經結構處理使裂縫基本處于穩(wěn)定情況時再根據(jù)裂縫特點進行修補。修補時仍以表面修補法、加壓灌漿法和填充密封法應用最為廣泛。

4.結語

鋼筋混凝土結構的承載力由混凝土材料自身特點所決定，裂縫的出現(xiàn)是十分普遍的現(xiàn)象，但只要精心設計、認真施工，采用合理的混凝土配比，嚴格控制混凝土原材料的品質，完善施工管理，加強混凝土養(yǎng)護，必要時適當添加混凝土外加劑或外加材料。一旦混凝土結構出現(xiàn)裂縫時，應根據(jù)裂縫特征，分析其種類和產生的原因，針對不同情況，有的放矢，予以治理。隨著建筑市場的不斷完善和發(fā)展，鋼筋混凝土建筑會越來越多，隨著新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，混凝土裂縫問題最終會得到較好的解決。

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