建筑物裂縫的類型及診治

羅光明

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

建筑物中裂縫無處不在，有的大到可以塞進一個手指，有的細微到肉眼無法觀測。在一般條件下細微的裂縫并不直接影響結(jié)構(gòu)的安全，但大多數(shù)工程的破壞與倒塌是從裂縫擴展開始的。

目前，在建筑結(jié)構(gòu)中頻繁出現(xiàn)不同程度的裂縫，雖然有些裂縫沒有達到使建筑物倒塌的危險程度，但結(jié)構(gòu)的裂縫可以引起滲漏、腐蝕、混凝土碳化等，從而導致建筑構(gòu)件耐久性的降低，甚至對結(jié)構(gòu)的安全可靠性產(chǎn)生嚴重的潛在威脅。

1 裂縫的成因和形態(tài)

建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫概括地說，主要有兩大類型：荷載裂縫和變形裂縫。

1.1 荷載裂縫

屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，是直接在結(jié)構(gòu)上施加的各種靜力和動力荷載，由于結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不夠而引起的裂縫，其裂縫的分布特征及寬度、深度與外荷載大小有關。

建筑構(gòu)件的荷載裂縫大致分為受彎裂縫、剪切裂縫和受壓裂縫，因構(gòu)件所遭受的外力性質(zhì)不同而產(chǎn)生的裂縫形態(tài)也不同。

1.1.1 受彎裂縫

在彎矩作用下，承受拉力的建筑構(gòu)件在其橫截面上存在拉應力，當拉應力大于這些構(gòu)件的軸心抗拉強度標準值時，這些構(gòu)件將在垂直于主拉應力方向上出現(xiàn)裂縫，裂縫大多處于建筑構(gòu)件跨中偏下部，一般沿建筑構(gòu)件高度，由下往上延伸，下大上??；在水平方向上沿建筑構(gòu)件底部的寬度方向擴展到部分截面或貫通全截面。高度較大的梁，裂縫寬度在鋼筋位置處比較小，而較寬的裂縫處于離鋼筋稍遠處的腹部中下部位。

1.1.2 剪切裂縫

指在剪力或剪力與彎矩共同作用下，構(gòu)件的橫截面上產(chǎn)生剪切應力，當剪切應力超過構(gòu)件抗剪強度時，在建筑構(gòu)件兩側(cè)產(chǎn)生裂縫，一般出現(xiàn)在承受剪力較大的梁端支座處，多呈斜向裂縫，它最寬處在建筑構(gòu)件截面高度的中間部位，上、下兩端較窄。

1.1.3 受壓裂縫

主要指豎向構(gòu)件（柱或剪力墻）在承受來自豎向過大的荷載時，構(gòu)件所受的壓應力大于其軸心抗壓強度標準值而產(chǎn)生的裂縫?？煞? 種：

⑴軸心受壓裂縫。特點：構(gòu)件的四個側(cè)面出現(xiàn)裂縫，呈豎向、短而密且平行；

⑵小偏心受壓裂縫。特點：構(gòu)件靠近受壓一側(cè)出現(xiàn)裂縫，呈豎向、短而密且平行；

⑶大偏心受壓裂縫。特點：構(gòu)件一側(cè)受壓呈豎向開裂或破碎，另一側(cè)受拉，裂縫呈水平向且平行。

1.2 變形裂縫

即非結(jié)構(gòu)性裂縫，它是由于溫度變化、混凝土收縮、凍融循環(huán)作用、澆筑混凝土時堿骨料反應、地基沉降、鋼筋銹蝕等，在間接作用因素影響下，結(jié)構(gòu)受到約束而引起的裂縫。

1.2.1 溫度裂縫

⑴建筑構(gòu)件隨著溫度變化會產(chǎn)生相應的熱脹冷縮變形，這種因溫度變化導致建筑構(gòu)件產(chǎn)生變形，且這種變形受到構(gòu)件自身約束時，在建筑構(gòu)件內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應力，當拉應力過大時，混凝土構(gòu)件的表面會出現(xiàn)細小裂縫。

⑵建筑物中相鄰兩種由不同材料制作的建筑構(gòu)件隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，由于這兩種構(gòu)件的材料所具備的不同性能，其產(chǎn)生的變形不一致而形成的裂縫。這種裂縫多發(fā)生在柱墻交接處和梁墻交接處，柱墻交接處裂縫呈豎向狀；梁墻交接處裂縫呈水平狀，多分布在房屋頂層。

1.2.2 大體積混凝土結(jié)構(gòu)收縮引起的裂縫

這種裂縫通常出現(xiàn)于大體積的剪力墻和板殼表面，是在澆注混凝土后數(shù)小時，因氣溫干燥或風速比較大等原因使混凝土表面水分蒸發(fā)速度超過了混凝土自身泌水速度而造成的。裂縫在混凝土表面呈不規(guī)則的雞爪狀細微裂縫。

1.2.3 建筑結(jié)構(gòu)的凍融循環(huán)引起的裂縫

建筑結(jié)構(gòu)的凍融循環(huán)就是建筑結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部所含水分的凍結(jié)和融化的交替出現(xiàn)。

冬季較嚴寒地區(qū)當氣溫在0℃以上時，建筑結(jié)構(gòu)（特別是地表附近的構(gòu)件）表面的冰霜融化成水滴，水分子將沿著建筑結(jié)構(gòu)表面的孔隙或毛細孔通路滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，當氣溫降低為0℃以下時，其中的水分結(jié)成冰，產(chǎn)生膨脹，膨脹應力較大時，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1.2.4 堿骨料化學反應引起的裂縫

混凝土的堿性物質(zhì)與骨料的活性成分（如二氧化硅等物質(zhì)）發(fā)生化學反應后會析出一種膠體，這種膠體體積比較大，會在混凝土結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部迅速產(chǎn)生膨脹應力，導致混凝土結(jié)構(gòu)脹裂。其特征是裂縫中充滿白色沉淀物。

1.2.5 大體積混凝土結(jié)構(gòu)水泥水化熱引起的裂縫

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑時常因水泥水化熱導致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大，由此產(chǎn)生的溫度應力超過混凝土結(jié)構(gòu)早期抗拉強度時，就會形成裂縫。

1.2.6 建筑物的地基不均勻沉降引起的裂縫

建筑物的地基不均勻沉降引起建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化，從而導致建筑構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。這種裂縫通常數(shù)量較少，寬度較大。在建筑物地下部分多集中產(chǎn)生在與基礎沉降相關的部位，一般在承臺處或基礎梁端附近側(cè)面；在建筑物地上部分，如果房屋中間部分沉降過大，裂縫在墻上呈正“八”字狀；如果房屋一端或兩端沉降過大，裂縫在墻上呈倒“八”字狀。

1.2.7 混凝土塑性沉降引起的裂縫

澆筑混凝土時，因振搗不充分，骨料塑性下沉受到鋼筋的阻礙，使鋼筋處的骨料沉降與兩側(cè)的骨料沉降相差過大時，就會在鋼筋上方出現(xiàn)順筋的表面裂縫。

1.2.8 混凝土構(gòu)件中的鋼筋銹蝕引起的裂縫

當混凝土構(gòu)件處于惡劣環(huán)境中，由于混凝土的鋼筋保護層過薄或密實性較差或者握裹鋼筋的混凝土中含有氯離子時，混凝土構(gòu)件中的鋼筋會逐漸銹蝕，體積膨脹2～4 倍，導致握裹鋼筋的混凝土會產(chǎn)生順筋脹裂。這是一種先銹后裂的縱向裂縫，一旦發(fā)生，就嚴重惡化，導致混凝土構(gòu)件保護層成片剝落甚至鋼筋銹斷。

2 裂縫對建筑物的危害

裂縫是否產(chǎn)生危害取決于其類型、數(shù)量、寬度、深度、穩(wěn)定性以及產(chǎn)生部位，它造成的危害主要表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性和耐久性兩個方面。

2.1 裂縫對建筑安全可靠性的影響

建筑構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，它可能會破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低結(jié)構(gòu)剛度，從而影響其承載力?？諝庵械乃?、氯離子通過裂縫進入構(gòu)件中，容易引起鋼筋銹蝕，導致鋼筋的有效截面減小，鋼筋的銹蝕又引起混凝土脹裂、剝落，從而使混凝土結(jié)構(gòu)的截面變小，承載力降低，所以說嚴重的裂縫會削弱了結(jié)構(gòu)的剛度和強度，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，致使結(jié)構(gòu)應力重分配，甚至導致工程事故的發(fā)生。

2.2 裂縫對建筑耐久性的影響

裂縫不僅影響結(jié)構(gòu)的美觀和建筑的安全及房屋的正常使用，還對建筑物的耐久性造成影響。空氣中的二氧化碳通過裂縫會加速混凝土中性化（碳化），導致混凝土強度降低，鋼筋銹蝕速度變快，保護層剝落。裂縫還會使房屋結(jié)構(gòu)漏水、滲水，造成發(fā)霉，縮短房屋的使用壽命。

3 裂縫控制的要求

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010－2010）對荷載作用下正截面裂縫的控制要求[1]：

“一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標準組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應產(chǎn)生拉應力；

二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載標準組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應大于混凝土軸心抗拉強度標準值；

三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，對鋼筋混凝土構(gòu)件，按荷載準永久組合并考慮長期作用影響計算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應超過規(guī)定的最大裂縫寬度限值；對預應力混凝土構(gòu)件，按荷載標準組合并考慮長期作用影響計算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應超過規(guī)定的最大裂縫寬度限值?！?/p>

4 裂縫的觀測

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）相關規(guī)定[2]：

“1、對建筑上明顯的裂縫，應進行裂縫觀測。裂縫觀測應測定裂縫的位置分布和裂縫的走向、長度、寬度、深度及其變化情況。深度觀測宜選在裂縫最寬的位置。對需要觀測的裂縫應統(tǒng)一編號，每次觀測時，應繪出裂縫的位置、形態(tài)和尺寸，注明觀測日期，并拍攝裂縫照片。

2、裂縫的寬度量測精度不應低于1.0mm，長度量測精度不應低于10.0mm，深度量測精度不應低于3.0mm。

3、對裂縫深度量測，當裂縫深度較小時，宜采用鑿出法和單面接觸超聲波法；當深度較大時，宜采用超聲波法。

4、裂縫觀測的周期應根據(jù)裂縫變化速率確定。開始時可半月測1 次，以后1 月測1 次。當發(fā)現(xiàn)裂縫加大時，應提高觀測頻率?！?/p>

5 裂縫的處理

建筑結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后，應根據(jù)裂縫的部位和性質(zhì)，應分別采取措施及時處理，確保建筑物的安全，經(jīng)查勘并計算分析后，確認裂縫不會降低承載力的情況下，可以對輕微裂縫采取表面覆蓋修補方法，即在裂縫表面涂抹水泥漿或環(huán)氧膠泥進行封堵；對于結(jié)構(gòu)整體有影響或有防滲要求的一般裂縫可采用低壓化學灌漿，即利用壓力設備將水泥漿或環(huán)氧樹脂等膠凝材料注入混凝土裂縫中，膠凝材料硬化后與混凝土形成一個整體；對于影響到整個混凝土結(jié)構(gòu)安全性能的嚴重裂縫，就要采取結(jié)構(gòu)加固法（包括柱梁包鋼、樓板粘貼鋼板、碳纖維粘貼、加大截面等）進行加固處理。

6 結(jié)束語

本文主要通過個人多年從事房屋檢測、鑒定所積累的工程經(jīng)驗及同行的技術(shù)交流，參照標準和規(guī)范，觀察并描述建筑物中裂縫的形態(tài)，分析裂縫的成因，闡述裂縫的危害，提出相應的處理方式，為建筑物裂縫診治的初學者提供經(jīng)驗借鑒。