探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因和防治措施

張馨玉

摘 要：一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低，在使用荷載作用下，會(huì)出現(xiàn)裂縫，而這些裂縫的存在會(huì)降低結(jié)構(gòu)的抗凍和抗?jié)B能力，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)裂縫的成因進(jìn)行研究，提出相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：建筑；鋼筋混凝土；裂縫成因；防治措施

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0071-02

從19世紀(jì)中葉開始，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在建筑工程中，并且發(fā)展極為迅速，現(xiàn)在它已經(jīng)成為了工程建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛的建筑結(jié)構(gòu)。但是，一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下會(huì)出現(xiàn)裂縫。如果裂縫寬度能控制在規(guī)定限值內(nèi)，對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生影響；一旦結(jié)構(gòu)裂縫寬度超過了規(guī)定限制，將會(huì)降低結(jié)構(gòu)抗凍和抗?jié)B能力，使鋼筋銹蝕，降低結(jié)構(gòu)的耐久性。而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的高強(qiáng)鋼絲如果銹蝕就會(huì)斷裂，這會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的事故。因此，研究裂縫成因和防治措施可以幫助我們更好地防治裂縫，提高工程質(zhì)量。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因十分復(fù)雜，歸納起來有兩種，即荷載引起的裂縫和非荷載引起的裂縫。

1 荷載引起的裂縫

一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在使用荷載作用下，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，截面的混凝土拉應(yīng)變大于混凝土的極限拉伸值，所以部分構(gòu)件在使用時(shí)總是帶裂縫工作的。而引起構(gòu)件開裂的荷載效應(yīng)有彎矩、剪力、軸向拉力和扭矩等。要解決這些問題，就要合理配筋，控制鋼筋應(yīng)力，鋼筋的直徑不要太粗，鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中均勻分布。

2 非荷載引起的裂縫

2.1 溫度變化引起的裂縫

在混凝土澆筑過程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生水化熱，而表面較冷，內(nèi)外溫度不一致，會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，使得混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過混凝土極限拉應(yīng)力時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生裂縫。另外，裂縫也可能是施工中的人為因素所致，比如新舊混凝土接合面分層分塊不合理、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等，都會(huì)引發(fā)混凝土構(gòu)件深入貫穿裂縫。如果在施工過程中過早拆除模板或在冬季施工，構(gòu)件表面溫度不均勻，也會(huì)產(chǎn)生溫度收縮，而這種收縮會(huì)受內(nèi)部混凝土的約束，在混凝土表面產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這種拉應(yīng)力發(fā)展到一定程度時(shí)，混凝土表面就會(huì)形成裂縫。解決這些問題的辦法就是設(shè)置伸縮縫，減小約束。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)來說，由于內(nèi)外溫差大，為了減小溫差，應(yīng)分層、分塊澆筑，使用低熱水泥，采用埋置塊石、預(yù)冷骨料和預(yù)埋冷卻水管等方法。

2.2 混凝土收縮引起的裂縫

收縮裂縫就是在混凝土凝固的過程中，由于水分減少、體積變小而產(chǎn)生一定的收縮，將混凝土拉裂。這類裂縫一般是在混凝土結(jié)構(gòu)露天養(yǎng)護(hù)完畢一段時(shí)間后，在其表層或側(cè)面出現(xiàn)，并且它們會(huì)隨著濕度和溫度的變化逐漸加大。對(duì)那些受到約束而不能自由伸縮的構(gòu)件，鋼筋混凝土的干縮可能會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。另外，在配筋較高的構(gòu)件中，即使邊界沒有約束，但隨著鋼筋對(duì)周圍混凝土的約束作用增強(qiáng)，混凝土的收縮也會(huì)受到鋼筋的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力，這也有可能會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生局部裂縫。解決這類問題的辦法就是設(shè)置伸縮縫，降低水灰比，配筋率不可過高，設(shè)置構(gòu)造鋼筋使收縮裂縫均勻分布，加強(qiáng)潮濕養(yǎng)護(hù)。

2.3 基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫

由于建筑物荷載分布不均勻或持力層地基土厚度分布不均勻，都會(huì)使結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各構(gòu)件產(chǎn)生斜拉破壞和剪切作用，從而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂。隨著不均勻沉降進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。這類裂縫的大小、形狀、方向取決于地基變形的情況，由于地基變形造成的應(yīng)力一般比較大，所以裂縫寬度較大，多成45°角，且通常是貫穿性的。要想解決這類問題，就要根據(jù)地基條件和上部結(jié)構(gòu)，采用合理的構(gòu)造措施設(shè)沉降縫等。對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫結(jié)構(gòu)，要采用地基基礎(chǔ)防治措施對(duì)其妥善處理，并采用適當(dāng)?shù)募庸檀胧┘庸探ㄖY(jié)構(gòu)。

2.4 砼塑性坍落引起的裂縫

混凝土澆筑后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，混凝土?xí)霈F(xiàn)泌水現(xiàn)象。在重力作用下，混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向上浮動(dòng)的傾向，這種移動(dòng)會(huì)受到鋼筋骨架或摸板的約束，在上部沿鋼筋長(zhǎng)度的方向極易形成裂縫。可采取的防治措施就是控制水灰比，采用適量減水劑，不漏振，不過振，避免泌水現(xiàn)象，在砼終凝前抹面壓光。

2.5 冰凍引起的裂縫

水在結(jié)冰時(shí)會(huì)體積增加，這時(shí)孔道中的水就會(huì)結(jié)冰使砼脹裂。具體防治措施是在建筑物基礎(chǔ)梁下填一定厚度的松散材料（爐渣），防止其產(chǎn)生的作用力直接作用在基礎(chǔ)梁上，使混凝土結(jié)構(gòu)開裂或遭到破壞。

2.6 鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋銹蝕是電化學(xué)反應(yīng)，鋼筋生銹體積膨脹，產(chǎn)生順筋裂縫，導(dǎo)致砼保護(hù)層剝落，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。解決這一問題就要提高砼的密實(shí)度和抗?jié)B性，適當(dāng)?shù)丶哟蟊Ｗo(hù)層厚度。

2.7 堿骨料化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自膨脹應(yīng)力而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象。在密實(shí)的混凝土中，這類侵蝕破壞大多屬于表面性的。引起堿骨料反應(yīng)需要三個(gè)條件：①混凝土的原材料水泥、混合材、外加劑和水中含堿量高；②骨料中有一定數(shù)量的活性成分；③潮濕的環(huán)境，有充足的水分或濕空氣供應(yīng)。因?yàn)閴A骨料反應(yīng)時(shí)間較慢，短則幾年，長(zhǎng)則幾十年才能被發(fā)現(xiàn)，但是，堿骨料反應(yīng)給混凝土工程帶來的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。要想解決這一問題就要限制活性骨料的含量、高砼的密實(shí)度，降低水灰比。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的存在嚴(yán)重影響了建筑物的安全性、適用性和耐久性，建筑物的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件常常因?yàn)楦鞣N原因?qū)е铝芽p的出現(xiàn)，雖然有些是不可避免的，但它也是可以控制的。因此，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析是非常重要的，而設(shè)計(jì)、施工、材料等多方面的因素對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的影響是相互聯(lián)系、相互制約的，所以，必須要全面、系統(tǒng)地考慮這些方面對(duì)它的影響。對(duì)裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，采取合理、正確的措施對(duì)裂縫加以處理，能夠避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生或把裂縫控制在允許范圍之內(nèi)，以保證建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件性能的穩(wěn)定性。