混凝土梁板裂縫成因及處理措施

黃春雷

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司 200433）

現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)裂縫是混凝土工程的質(zhì)量控制難點之一，混凝土裂縫的產(chǎn)生使結(jié)構(gòu)的正常使用年限得不到保證，較深的裂縫會使鋼筋與空氣接觸從而引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋氧化銹蝕，隨著裂縫進(jìn)一步發(fā)展最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滲漏以及破壞。形成構(gòu)件裂縫的原因多種多樣，例如有設(shè)計原因、材料質(zhì)量不合格、施工方法不當(dāng)、地基承載力不足、溫差及氣候影響等。不管什么樣的原因使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫，都將給人們生產(chǎn)生活帶來不利影響。

1 混凝土梁板裂縫成因

（1）設(shè)計原因。如混凝土構(gòu)件的截面高度不夠、構(gòu)件的受力因素考慮不足導(dǎo)致計算偏差、節(jié)點的位置以及其中鋼筋配置不正確、混凝土結(jié)構(gòu)斷面變化處處理不當(dāng)或因留設(shè)洞口及凹槽而產(chǎn)生的應(yīng)力集中、主梁和次梁的交點處未對結(jié)構(gòu)做加強(qiáng)處理、以及各種留縫不當(dāng)都容易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

（2）水泥水化、硬化過程中產(chǎn)生的裂縫。水泥在水化過程中劇烈反應(yīng)從產(chǎn)生大量熱量，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外表面產(chǎn)生較大的溫差，這時狀態(tài)為結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓而外部由于降溫較快處于受拉狀態(tài)，當(dāng)外表面受拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度允許值時就會產(chǎn)生裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)的游離水隨著水泥水化反應(yīng)的發(fā)生而逐漸減少，造成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部毛細(xì)孔水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓強(qiáng)，這樣會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫；泵送混凝土為了滿足流動性而采用坍落度大，流動性好的配比，這樣容易導(dǎo)致局部砂漿過多，這樣會造成混凝土局部失水過快產(chǎn)生收縮裂縫。

（3）材料質(zhì)量不合格?；旌狭现械狞S砂含泥量控制不到位，從而結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱脹冷縮率不一致而產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)超過混凝土的抗拉強(qiáng)度允許值時就會產(chǎn)生裂縫，含泥量過大也會引起鋼筋的生銹，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。混凝土中含有的堿活性骨料會與混合料中的堿性物質(zhì)（Na2O等）反應(yīng)產(chǎn)生堿硅酸鹽或堿碳酸鹽而導(dǎo)致混凝土體積膨脹破壞從而產(chǎn)生裂縫。

（4）溫度裂縫。結(jié)構(gòu)在使用過程中由于熱脹冷縮而在混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)應(yīng)力，當(dāng)構(gòu)件受至外界約束時就會產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值大于混凝土的抗拉應(yīng)力值時就會在約束邊界處產(chǎn)生裂縫。

（5）施工不當(dāng)造成的裂縫：①混凝土結(jié)構(gòu)未達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度值就拆模；模板拼縫不嚴(yán)而造成的漏水、漏漿；模板下的鋼管支架搭設(shè)不規(guī)范，鋼管下的地基未處理到位承載力不足等都會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。②施工過程中，混凝土墊塊設(shè)置不合理引起的保護(hù)層過大或過??；鋼筋表面銹蝕、沾到油漬；在混凝土澆筑過程中由于踩踏或其它原因造成的鋼筋移位等；施工過程中不合理的施工堆載。③在混凝澆筑之前未將模板充分濕潤則容易造成混凝土澆筑后與模板接觸的表層混凝土由于失水而產(chǎn)生塑性收縮裂縫。④混凝土澆筑中過分的振搗會造成粗骨料下沉而表面浮漿層過厚含水量較大，水分蒸發(fā)以后，容易產(chǎn)生裂縫。⑤混凝土澆筑后由于養(yǎng)護(hù)不及時，混凝土表面的水分過快的蒸發(fā)，從而導(dǎo)致混凝土中缺乏水化水體積收引起體積收縮產(chǎn)生裂縫；冬季混凝土澆筑后氣溫降低過快未及時進(jìn)行外保溫，外表面降溫過快則會使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差偏大易外表面產(chǎn)生裂縫。

（6）混凝土結(jié)構(gòu)支座處的負(fù)彎矩。在施工過程中由于踩踏或墊塊質(zhì)量不合格等原因而導(dǎo)致支座處承擔(dān)負(fù)彎矩的鋼筋位置下沉而造成混凝土保護(hù)層過厚這樣容易使板的上表面在梁支座處產(chǎn)生裂縫。梁兩側(cè)的樓板堆載過重或不均沉降同樣也會使支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩裂縫。

（7）混凝土結(jié)構(gòu)彈性變形

混凝土結(jié)構(gòu)未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度值時就進(jìn)行拆模、或者堆載過重從而造成混凝土結(jié)構(gòu)的彈性變形過大，若應(yīng)力值超過混凝土的允許彎、拉應(yīng)力值時就會產(chǎn)生裂縫。

2 裂縫的加固處理方式

混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計需滿足正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)兩項指標(biāo)?；炷两Y(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度要求如下：①無腐蝕介質(zhì)、無防滲要求時為0.3～0.4mm；②輕微腐蝕、無防滲要求時為0.2～0.3mm；③嚴(yán)重腐蝕、有防滲要求時為0.1～0.2mm。

對于裂縫采取什么樣的處理方法應(yīng)調(diào)查裂縫產(chǎn)生的根本原因、發(fā)展的程度來確定。調(diào)查可從裂縫的發(fā)展程度、表現(xiàn)形式、有無達(dá)到極限應(yīng)力的允許值、結(jié)構(gòu)所處的外部環(huán)境、核對施工圖紙以及施工現(xiàn)場記錄等多種方面著手，從而找到裂縫產(chǎn)生的根本原因并依此采取對應(yīng)措施。裂縫分兩種情況：①由于收縮形成的對混凝土結(jié)構(gòu)承載力影響較小的裂縫；②降低了混凝土構(gòu)件承載力的裂縫，并且裂縫有發(fā)展的趨勢，若鋼筋超過屈服強(qiáng)度則結(jié)構(gòu)將破壞。

（1）如果裂縫的出現(xiàn)沒有降低混凝土構(gòu)件的承載力，裂縫寬度在允許值以下，此類裂縫可采取結(jié)構(gòu)表面封閉法、填充法、壓注法（往裂縫中注入環(huán)氧樹脂）等加固方法。

（2）如果裂縫的產(chǎn)生影響了構(gòu)件的承載能力，應(yīng)找到裂縫產(chǎn)生的根本原因，然后采用經(jīng)濟(jì)合理的加固措施。可采用的措施有型鋼加固法、粘貼法（鋼板粘貼法、碳纖維粘貼法）、梁的三面或四面加做圍套法（根據(jù)工況情況是否能用）、梁截面加高法。

3 工程實例

金壇新城東苑四期為我公司承建的保障性農(nóng)民安置房項目，層高為11～18層，主體結(jié)構(gòu)采用框剪形式。在施工過程中9#樓8層3軸上的A、B軸與C軸間一根長8.5m的主梁在兩根柱中間的跨中梁底部位出現(xiàn)數(shù)道垂直裂縫，靠近兩側(cè)A軸和B軸柱子處梁的側(cè)面也出現(xiàn)數(shù)道斜向裂縫。裂縫寬度均在0.5～1.5mm之間。

出現(xiàn)問題后我們和監(jiān)理及業(yè)主共同組成調(diào)查小組。經(jīng)過調(diào)查得知，設(shè)計圖紙并無問題，當(dāng)時正處于搶結(jié)構(gòu)封頂節(jié)點趕工時段，由于人手短缺，臨時增加了鋼筋工人。工人在鋼筋綁扎時有部分箍筋綁扎位置不準(zhǔn)確，而且由于急于趕工期，當(dāng)時氣溫較高，施工隊較正常拆模時間擅自提前一天予以拆模，且上層的支架及模板已經(jīng)搭設(shè)正在施工，后被監(jiān)理單位發(fā)現(xiàn)后喝止，要求恢復(fù)梁底支撐。待正常拆模后出現(xiàn)上述裂后請原設(shè)計單位給出處理方案，設(shè)計單位認(rèn)為出現(xiàn)裂縫的原因有兩個：①箍筋綁扎位置不準(zhǔn)確導(dǎo)致梁的局部位置抗剪能力不足出現(xiàn)斜向裂縫。②混凝土梁部位的支撐過早拆除在強(qiáng)度不足情況下承受施工荷載而導(dǎo)致梁彈性變形出現(xiàn)裂縫。設(shè)計單位給出如下處理意見：因出現(xiàn)裂縫的位置在主梁，必須要進(jìn)行結(jié)構(gòu)補強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)補強(qiáng)之間應(yīng)先將裂縫填滿封閉，結(jié)構(gòu)補強(qiáng)因受后期室內(nèi)裝修等尺寸限制所以考慮采用碳維布加強(qiáng)的辦法。處理方案后經(jīng)專家論證后認(rèn)為切實可行。具體施工方案如下：

3.1 裂縫封閉處理

首先在梁的下表面沿裂縫走向跨縫鑿出U凹槽（槽的寬度和深度都不小于15mm），然后用壓縮空氣將裂縫吹掃干凈，然后將環(huán)氧樹脂用注漿法注入裂縫中以填滿空隙，待固化后再往U形溝槽中填入環(huán)氧膠泥封閉裂縫，同時增加原裂縫兩側(cè)的粘結(jié)力。

3.2 梁的結(jié)構(gòu)加固

施工順序：①混凝土構(gòu)件表面研磨；②梁底面貼兩層碳纖維布（300g/m2，抗拉強(qiáng)度≥3400MPa）；③梁側(cè)面貼一層U形碳纖維布；④在梁側(cè)面沿梁軸向通長貼U形箍壓條；⑤環(huán)氧砂漿保護(hù)層。

基層處理：用混凝土角磨機(jī)研磨掉混凝土表面的松散層并將混凝土構(gòu)件基層研磨平整。為避免因應(yīng)力集中而造成的補強(qiáng)效果降低，梁的邊角以及梁與板的交角等存在銳利棱角的地方須將之磨成為＞20mm圓弧[1]。

基底找平：混凝土結(jié)構(gòu)表面高低不平的部位用環(huán)氧膠泥找平，盡量減小高度差。

粘貼：調(diào)配、攪拌粘貼材料（改性環(huán)氧樹脂），然后用滾筒均勻涂抹在需要粘貼碳纖維布的位置，在碳纖維面搭接以及混凝土轉(zhuǎn)角等部位要適當(dāng)多滾幾遍。在確定所粘貼位置無誤后準(zhǔn)確粘貼碳纖維布然后用專用脫泡滾筒沿纖維方向反復(fù)滾壓去除氣泡，并使改性環(huán)氧樹脂充分浸透碳纖維布。等第一層碳纖維布表面干燥后粘貼第二層碳纖維布，粘貼步驟重同第一層，然后在第二層碳纖維布表面均勻涂抹改性環(huán)氧樹脂。碳纖維布在梁底位置一共粘貼兩層，碳纖維布的寬度在梁底位置和梁同寬（200mm），在梁底通長粘貼至柱邊（碳纖維方向同梁軸方向），碳纖維布沿梁方向可以接長且搭接長度不得小于150mm。梁側(cè)面粘貼一層U形碳纖維布（寬度為200mm[2]，凈間距為200mm，且距離必須小于梁箍筋間距的0.7倍）進(jìn)行抗剪加固，粘貼位置從梁的一端開始，且另一端也必須粘貼一道。側(cè)面加強(qiáng)箍碳纖維布應(yīng)貼至樓板底，上端靠近樓板底順梁方向粘貼一道縱向碳纖維布將U形箍壓住。

保護(hù)：上述步驟完成后最后在碳纖維布表面再覆蓋一層厚度不小于15mm的環(huán)氧砂漿以保護(hù)碳纖維布。

補強(qiáng)后的梁通過了靜載試驗，滿足正常使用要求。

4 結(jié)束語

產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫有多種原因，所以對裂縫的處理措施應(yīng)確診根源，再針對性的根據(jù)實際工況提出相對較經(jīng)濟(jì)的處理方案，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)和保證結(jié)構(gòu)正常使用的目的。