現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫防治

呂　恒，李智平（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫防治

呂恒，李智平
（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題是整個工程結(jié)構(gòu)相當(dāng)普遍的問題，該文探討了裂縫的成因，裂縫的分類及預(yù)防裂縫的措施。闡述了現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后對結(jié)構(gòu)的危害，并提出了對現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理建議，以便使工程技術(shù)人員重視裂縫問題，采取相應(yīng)措施，盡量減少裂縫的產(chǎn)生。同時，使廣大業(yè)主了解裂縫的成因，理解裂縫的合理存在，化解設(shè)計、施工、使用三方矛盾。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)裂縫；構(gòu)造裂縫；裂縫預(yù)防；裂縫處理

0　引　言

近年來，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂問題較為常見，如昆明市江東花園，美麗家園，志誠家園，貴金屬研究所等住宅小區(qū)，北大附中云南實驗學(xué)校等工程，都產(chǎn)生了大小不同的裂縫，裂縫成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的普遍問題。由于一般業(yè)主不具備建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，因此對現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫有一種“恐懼感”，容易引起業(yè)主的不滿和投訴，甚至要求索賠，使現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題成為日益突出的矛盾，應(yīng)當(dāng)引起工程技術(shù)人員的高度重視。

1　裂縫的成因

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是多項復(fù)合材料，由固、液、氣三相組成，其中的液相與氣相組分，隨著溫度、濕度的變化，干縮后就可能形成裂縫；結(jié)構(gòu)在荷載作用下，混凝土構(gòu)件受到的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，也可能形成裂縫，有裂縫是絕對的，沒有裂縫是相對的，只是根據(jù)混凝土構(gòu)件的使用功能及外觀要求把裂縫控制在一定范圍內(nèi)；而形成裂縫的原因是多方面的，大體可歸結(jié)為

1）結(jié)構(gòu)裂縫，是由荷載引起的裂縫，裂縫的產(chǎn)生與荷載相關(guān)，在荷載作用下，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶裂工作，按《GB 50010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級為三級，一類環(huán)境下結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度限值為0.30 mm，其它環(huán)境類別下結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度限值為0.20 mm，只要裂縫寬度小于規(guī)范允許值，均不影響正常使用。

2）構(gòu)造裂縫，造成構(gòu)造裂縫的原因很多，主要有以下幾種：

（1）混凝土收縮引起的裂縫，這是構(gòu)造裂縫的主要表現(xiàn)。

裂縫出現(xiàn)過程分3個活動期：

早期裂縫：混凝土入倉后，經(jīng)24～30 h和和可達(dá)最高溫度。最高水化熱引起的溫度比入模溫度約高30～35℃，以后依不同速度降溫，經(jīng)10～30 d降至周圍氣溫，此間大約有15%～25%的收縮，此期間若養(yǎng)護不好，可能出現(xiàn)早期裂縫。

中期裂縫：往后3～6個月，收縮完成60%～80%，可能出現(xiàn)中期裂縫。

后期裂縫：至1年左右，收縮完成95%，可能出現(xiàn)后期裂縫。

（2）溫度裂縫

昆明地區(qū)，晝夜溫差可達(dá)15℃，年溫差可達(dá)35℃，這些溫度應(yīng)力，再與混凝土的收縮應(yīng)力相疊加，極易出現(xiàn)溫度裂縫。

（3）混凝土材料的影響

隨著高強度混凝土的廣泛應(yīng)用，而高標(biāo)號水泥的生產(chǎn)相對滯后，為達(dá)到高強度混凝土的要求，增加水泥用量，同時也增加混凝土的收縮。另外，粗骨料粒徑過大，級配較差，砂石含泥量過高以及外加劑的不利影響，致使混凝土收縮大，抗拉強度低，容易產(chǎn)生裂縫。

（4）埋設(shè)管線的影響

隨著生活水平的提高，室內(nèi)強電、弱電的需求也隨之增加，致使板中線管密布縱橫交叉，為節(jié)約投資，一般均使用PVC管材，而PVC管材與混凝土缺乏良好的握裹和粘接，并削減了結(jié)構(gòu)的混凝土斷面，在溫度變化及荷載作用下，變形也不同，因此，沿PVC管出現(xiàn)裂縫也是近年常見現(xiàn)象。

（5）施工原因

目前的多高層建筑多采用泵送混凝土，水灰比較大，混凝土振搗不密實，保護層達(dá)不到設(shè)計要求；鋼模板散熱快，保溫差，養(yǎng)護不夠等，均容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2　預(yù)防裂縫的措施

通過上述裂縫成因的分析，可以采取相應(yīng)防治措施，盡量減少和避免裂縫的產(chǎn)生。

2.1設(shè)計措施

設(shè)計人員應(yīng)重視裂縫問題，計算時不僅要滿足強度要求，而且要進行繞度及裂縫寬度驗算，根據(jù)混凝土構(gòu)件的使用功能及外觀要求，劃分裂縫控制等級，對不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件進行混凝土拉應(yīng)力驗算。對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，進行受力裂縫寬度驗算，使之符合《GB 50010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。

對于構(gòu)造裂縫，應(yīng)從設(shè)計概念上采取相應(yīng)構(gòu)造措施，減少構(gòu)造裂縫的產(chǎn)生。

（1）合理選擇斷面，避免截面的突變，產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而減少約束應(yīng)力，否則應(yīng)在變截面處，加強分布筋，最合理的配筋是沿主拉應(yīng)力的方向配置鋼筋，且受拉橫截面上分布的鋼筋應(yīng)與拉應(yīng)力成比例，兩者方向相差不應(yīng)大于20°，以充分發(fā)揮鋼筋的強度，而降低成本。

（2）梁板等水平混凝土構(gòu)件，混凝土強度等級不宜過高，宜在C25～C35左右。如果混凝土強度等級過高，水泥用量多，混凝土硬化過程中，水化熱高，收縮大，就容易引起裂縫。

（3）對較長結(jié)構(gòu)，可采用設(shè)置“后澆帶”的方法，先“放”后“抗”。即利用“放”與“抗”的自然辨證原則，先設(shè)若干條800～1 000 mm后澆帶，間距為20～30 m，讓混凝土自然變形，使其不產(chǎn)生約束應(yīng)力，這就是防治裂縫“放”的原則，后澆縫保留40 ～60 d，（如果施工可能，當(dāng)然越長越好），在此期間，早期混凝土溫差及部分收縮都已完成，然后用膨脹混凝土填充，使后澆帶在填充后承受第二部分溫差及部分收縮作用下的內(nèi)應(yīng)力，即約束變形，這就是防治裂縫“抗”的原則。

（4）可采用“跳倉打”的辦法澆筑混凝土，即把整體結(jié)構(gòu)按施工縫分段，跳開一段澆一段，經(jīng)過不少于5 d，再填澆成整體，這樣可減少一部分施工初期的劇烈溫差及收縮作用，減少混凝土裂縫。

（5）若工期緊張，也可采用“加強帶”，即在結(jié)構(gòu)上設(shè)寬為2 m左右的加強帶，間距20～40 m，在混凝土中加入UEA、HEA、SAS等膨脹劑，分段澆筑膨脹混凝土，養(yǎng)護 2周后，再用提高摻量2%～5%膨脹混凝土回填，用混凝土的膨脹應(yīng)力來補償混凝土的收縮應(yīng)力，來防止混凝土開裂。

（6）其他構(gòu)造措施，如增加板厚，應(yīng)使板厚h≥L／30～L／35（L為短向板跨）；適當(dāng)提高縱向配筋率，在板角柱角增加足夠的構(gòu)造鋼筋，如縱向板負(fù)筋隔根拉通；選用較小直徑的鋼筋，減少鋼筋的間距，盡量選用II級鋼或冷軋帶肋鋼筋；對周邊支座為墻、梁、圈梁的雙向板，支座負(fù)筋宜按四邊嵌固板計算，跨中正筋宜增加1.2倍左右。

2.2施工措施

（1）施工單位應(yīng)采取切實措施保證板厚及鋼筋保護層厚度，切實加強混凝土澆筑后的養(yǎng)護措施，注意混凝土的保溫保濕和隔熱，這對減少裂縫相當(dāng)關(guān)鍵；

（2）盡量采用普通硅酸鹽水泥，不宜采用礦渣水泥及火山灰水泥，因其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大，保持水分的能力較差，且干縮性較大，養(yǎng)護不當(dāng)容易產(chǎn)生裂縫；

（3）適當(dāng)控制混凝土的塌落度，水灰比，并摻入適量的減水劑；

（4）盡量采用含泥量較少的粗、中砂，不得采用細(xì)砂、海砂，否則混凝土容易出現(xiàn)收縮裂縫；

（5）對埋有PVC管處，上下增設(shè)鋼絲網(wǎng)片，有條件時另設(shè)穿管構(gòu)造層。

3　裂縫的危害及處理

綜上所述，我們應(yīng)當(dāng)采取措施盡量避免裂縫的產(chǎn)生，但是絕對避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生，幾乎不可能做到，也與我國現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范不相符。當(dāng)裂縫寬度＜0.05 mm時，肉眼幾不可見，可假定為無縫結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)的承載力、防水、防腐及人的感觀都無影響。當(dāng)裂縫寬度＞0.05 mm時，根據(jù)混凝土構(gòu)件的裂縫大小、所處環(huán)境、使用功能及外觀要求進行相應(yīng)處理。裂縫過大，不僅影響外觀、給使用者在心理上造成恐懼感，也會引起滲漏、影響使用，而且更重要的是會使混凝土碳化、鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)強度，因此應(yīng)進行處理，處理時，應(yīng)分析裂縫產(chǎn)生的原因，屬結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)采取補強措施，根據(jù)不同構(gòu)件，可用碳纖維布，粘鋼補強等。如屬于構(gòu)造裂縫，為防止主筋銹蝕，只要封閉即可，可用純水泥漿，或環(huán)氧樹脂等化學(xué)材料灌縫；裂縫較寬時，可在裂縫處鑿V形槽用水泥砂漿或細(xì)石混凝土填實即可，不會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。

4　結(jié)　語

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題是工程結(jié)構(gòu)相當(dāng)普遍的問題，設(shè)計人員及施工人員應(yīng)重視裂縫問題，采取相應(yīng)措施，減少或盡量避免裂縫的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)裂縫，一方面應(yīng)向使用者宣傳、解釋：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身是帶裂工作的，只要不影響結(jié)構(gòu)安全，是允許存在的；另一方面，應(yīng)分析裂縫成因，根據(jù)裂縫的不同類型和情況，采取相應(yīng)措施，進行相應(yīng)處理，給業(yè)主一個滿意的建筑產(chǎn)品。

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中圖分類號：TU375

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）01－0046－03

收稿日期：2015－01－11.

作者簡介：呂恒（1962－），男，云南人，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師.主要研究方向：設(shè)計優(yōu)化.兩大類：結(jié)構(gòu)裂縫和構(gòu)造裂縫。

Control of Crack in Cast－in－place Reinforced Concrete Structure

LV Heng，LI Zhi－ping
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Cracks are very common in cast－in－place reinforced concrete structure.The cause of cracks，classification and prevention measures were discussed.The damage of cracks in cast－in－place reinforced concrete structure was described and corresponding treatment suggestions were put forward.And therefore engineering technicians will pay more attention on cracks and they will take some measures to prevent and reduce cracks.Meanwhile，this paper helps the owners know about the cause of cracks and their reasonable existence，thus resolving the conflicts among designers，constructors and owners.

Key words：cast－in－place reinforced concrete structure；structural crack；tectonic crack；crack prevention；crack treatment