淺析鋼筋混凝土結構裂縫的成因控制與處理

陳相勇

摘 要：鋼筋混凝土結構的裂縫問題是建筑工程設計、施工極為重要的研究課題之一，自從鋼筋混凝土結構問世以來，結構裂縫緊跟著技術的不斷的發展，各參與建設人員的不斷研究而結構裂縫仍然還是不斷的出現，由于其復雜的結構體系,極易產生裂縫,處理如果不及時將會影響建筑物的外觀、質量、結構安全以及使用壽命,嚴重時危及人身安全財產安全,而且處理麻煩,成本又高,故必須嚴格加以控制。特別是隨著我國國民經濟的持續發展，超高層建筑、大體積混凝土的涌現、泵送商品混凝土獲得普遍應用之后，混凝土均質性雖然有了很大改善的同時，裂縫控制技術難度大大增加了，本人就在大量建設實踐和現場實驗研究基礎上，對鋼筋混凝土結構裂縫的原因、預防措施以及裂縫產生后的補救措施進行概述。

關鍵詞：混凝土裂縫;成因;控制;處理

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

一、裂縫的成因

裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產生的，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。

（一）設計原因

1.設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫。

2.設計中對構件施加預應力不當，造成構件的裂縫(偏心、應力過大等)。

3.設計中構造鋼筋配置過少或過粗、管線埋置等引起構件裂縫(如墻板、樓板)。

4.設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形。

5.設計中采用的混凝土等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利。

（二）材料原因

1.粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。

2.混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。

3.水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。

4.水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大?；炷猎O計強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。

（三）混凝土配合比設計原因

1.設計中水泥等級或品種選用不當。

2.配合比中水灰比(水膠比)過大。

3.配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離淅、泌水、保水性不良，增加收縮值。

4.配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。

（四）施工及現場養護原因

1.現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。

2.拌和不均勻（特別是摻用摻合料的混凝土），攪拌時間不足或過長，拌和后到澆筑時間間隔過長，易產生裂縫。

3.連續澆筑時間過長，接槎處理不當，易產生裂縫。

4.高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

5.大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。

6.現場養護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

7.現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。

（五）使用原因(外界因素)

1.構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫。

2.野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。

3.周圍環境影響，酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕，引起裂縫。

4.意外事件，火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。

5.使用中短期或長期超載。

6.結構構件各區域溫度、濕度差異過大。

二、裂縫的控制措施

（一） 設計方面

1、 設計中的‘約與‘松

在建筑設計中應處理好構件中‘約與‘松的關系。所謂‘約就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時。而所謂‘松就是結構完全處于自由變形無約束狀態下。

2、盡量避免結構斷面突變帶來應力集中

如因結構或造型方面原因等而不得已時，應充分考慮采用加強措施。

3、采用補償收縮混凝土技術

在常見的混凝土裂縫中，有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。

4、 設計上要注意容易開裂部位

根據調查，各類結構的易裂部位如下：

4.1.框架機構和剪力墻結構房屋中的現澆混凝土樓板易裂部位

(1) 兩端陽角處及山墻處的樓板；

(2) 房屋南面外墻設大面積玻璃窗時，與南向外墻相鄰的樓板；

(3) 與周梁、柱、墻等構件整澆且受約束較強的樓板；

(4) 樓板中有預埋管線時，預留洞的四角處；

4.2.框架結構房屋中的框架梁在以下部位易出現裂縫

(1) 頂層縱向和橫向框架梁的截面上部區域；

(2) 長度較長的端部或中部縱向框架梁；

(3) 橫向框架梁截面中部。

4.3.剪力墻結構房屋中在以往部位易出現裂縫

(1) 端山墻；

(2) 開間內縱墻；

(3) 頂層和底層墻體；

(4) 長度較大（＞6m）的墻。

4.4.當冬季停工春季再繼續施工時，地下室在以下部位易出現裂縫

(1) 地下室頂板、墻豎向；

(2) 地下室的窗上墻和窗下墻。

對以上易出現裂縫的部位，目前在設計中通常采用了“松”、“約”或“松約結合”的控制裂縫措施，工程經驗表明在于材料、施工等部位密切配合的情況下，可取得較好的效果。

5、 材料選擇

5.1．根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高的水泥。

5.2．選用級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求。

5.3．積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

5.4．正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。

6、混凝土配合比設計

6.1.混凝土配合比除應按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55的規定，根據要求的強度等級、抗滲等級、耐久性及工作性等進行配合比設計外，其配制的混凝土還應符合4.3.2-4.3.10的規定。

6.2.干縮率：混凝土90d的干縮率易小于0.06%。

6.3.用水量：不宜大于170kg/m3。

6.4.水泥用量：普通強度等級的混凝土宜為270-450千克每立方米，高強混凝土不宜大于550千克每立方米。

6.5.水膠比：應采用適當較小的水膠比?；炷了z比不已大于0.60。

6.6.宜采用引氣劑或引氣減水劑。

（二）施工方面

1、模板的安裝及拆除

1.1.模板及其支架應根據工程結構形式、荷載大小、地基土類別、施工程序、施工工具和材料供應等條件進行設計。模板及其支架應具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側壓力、施工過程中產生的荷載，以及上層結構施工時產生的荷載。

1.2.安裝的模板須構造緊密、不漏漿、不滲水，不影響混凝土均勻性及強度發展，并能保證構件形狀正確規整。

1.3.安裝模板時，為確保保護層厚度，應準確配置混凝土墊塊和鋼筋定位器等。

1.4.模板的支撐立柱應置于堅實的地面上，并應具有足夠的剛度、強度和穩定性，間距適度，防止支撐沉陷，引起模板變形。上下層模板的支撐立柱應對準。

1.5.模板及其支架的拆除順序及相應的施工安全措施在制定施工技術方案時應考慮周全。

1.6.底模及其支架拆除時的混凝土強度應符合設計要求；當無設計要求時，混凝土強度應符合表4.3.1的規定。

2、混凝土的制備

應優先采用預拌混凝土，其質量應符合《預拌混凝土》GB/T14902的規定進行外，對品質、種類相同的混凝土，原則上要在同一預拌混凝土廠訂貨。如在兩家或兩家以上的預拌混凝土廠訂貨時，應保證各預拌混凝土廠所用主要材料及配合比相同，制備工藝條件基本相同。

3、混凝土的運輸

1.運輸混凝土時，應能保持混凝土拌和物的均勻性，不應產生分層離析現象，運送容器應不漏漿，內壁關滑平整，具有防曬、防風、防雨雪、防寒設施，并宜快速運輸。運送頻率，應保證混凝土施工的連續性。

2.運至澆搗地點混凝土的坍落應符合要求，當有離析時，應進行二次攪拌，攪拌時間應由實驗確定。嚴禁向運輸到澆筑地點的混凝土中任意加水。

4、 混凝土的澆筑

4.1澆筑時要考慮結構的澆筑區域、構件類別、鋼筋配置狀況以及混凝土拌和物的品質，選用適當機具與澆筑方法。

4.2澆筑之前要檢查模板及其支架、鋼筋及保護層厚度、預埋件等的部位、尺寸，確認正確無誤后，方可進行澆筑。

4.3對現場澆筑的混凝土要進行監控，運抵現場的混凝土坍落不能滿足施工要求時，可采取經實驗確認的可靠方法調整坍落度，嚴禁隨意加水。

4.4澆筑墻、柱等較高構件時，一次澆筑高度以混凝土不離析為準，澆筑時要注意振搗到位時混凝土充滿端頭角落。

4.5當樓板、梁、墻、柱一起澆筑時，先澆筑墻、柱，待混凝土沉實后，再澆筑梁和樓板。當樓板與梁一起澆筑時，先澆筑梁，再澆筑樓板。

4.6分層澆筑混凝土時，要注意使上下層混凝土一體化。應在下一層混凝土出凝前將上一層混凝土澆筑完畢。在澆筑上層混凝土時，須將振搗器插入下一層混凝土5cm左右以便形成整體。

4.7對大體積混凝土，應控制澆筑后的混凝土內部最高溫度及其與表面的溫差、混凝土表面與環境的溫差，內外溫差不超過25℃，混凝土表面與環境差不超過15℃。

4.8滑模施工時應保持模板平整光潔，并嚴格控制混凝土的凝結時間與滑模速率匹配，防止滑模時產生拉裂、塌陷。

4.9施工縫初澆筑混凝土前，應將接茬處剔鑿干凈，澆水濕潤，并在接茬處鋪水泥砂漿或涂混凝土界面劑，保證施工縫結合良好。

5、混凝土的養護

5.1混凝土澆注完畢，在混凝土凝結后即須進行妥善的保溫、保濕養護，盡量避免急劇變化、振動以及外力的擾動。普通混凝土養護時間不得少于7d；對摻用緩凝型外加劑或抗滲要求的混凝土，不得少于14d。

5.2冬期施工不能向裸露部位的混凝土直接澆水養護，應用塑料薄膜和保溫材料進行保溫、保濕養護。保溫材料的厚度應經熱工計算確定。

6、管理方面

應當確定科學的控制裂縫標準，合理的選擇施工進度，避免在混凝土施工中過分搶修工期，監督混凝土施工中制定的各項技術措施，必須嚴格執行。不應當預先指定設計及施工方法，設計圖紙上不應指定施工單位采用尚不成熟的外加劑。施工過程中及驗收后發現有少量的裂縫，應當采取化學灌漿方法和封閉方法加以處理，輕微的收縮裂縫不應作為“事故”處理，不應降低工程質量標準，采取適當措施以確保結構物的正常耐久使用，完全滿足設計要求。

7、環境方面

注意施工的季節，環境的溫濕度及氣象變化對混凝土變形性能的影響，嚴格控制現場坍落度、防風、及時和氣象站保持緊密聯系，應當盡可能在較低的溫度環境中開始澆灌混凝土，中間特別注意急劇降溫、急劇干燥對混凝土的不利影響。注意暴雨中不能澆灌混凝土。

三、混凝土裂縫的處理方法

1、表面處理法

表面涂抹和表面貼補法表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏 。

2、填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫，作業簡單，費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開Ｖ型槽，然后作填充處理。

3、灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設備（壓力0.2~0.4Mpa）將補縫漿液注入砼裂隙，達到閉塞的目的，該方法屬傳統方法，效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫，不用電力，十分方便效果也很理想。

4、結構補強法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時 間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗；鉆心取樣試驗；壓水試驗；壓氣試驗等。

5、混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴重損壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

6、電化學防護法

電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結構也可用于新建結構。

結束語：總之，為了減少混鋼筋凝土結構在施工和使用過程中出現裂縫，必須從源頭上、各個環節、各個過程進行有效的控制。