談鋼筋混凝土結構裂縫成因及對策

陳世苗

(新疆天恒基建筑工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

在一般的建筑工程項目中，鋼筋混凝土結構的裂縫較為普遍，在這些裂縫的類型也很多，但按其行成原因可歸結為由荷載(包括施工和使用階段的動荷載、靜荷載)引起的裂縫和變形(包括濕度變形、不均勻沉降、溫度等)引起的裂縫。這些裂縫其中由溫度變形和混凝土收縮共同引起的溫度縫，一旦發生這類裂縫，則發展非常之快。在施工中基巖基礎不均勻，實際工程中最常見的裂縫是強度較高的收縮裂縫。在荷載作用下的鋼筋混凝土構件，當混凝土抗拉強度小于拉應力時即產生裂縫。此裂縫會沿著主拉應力方向延伸開去，主拉應力方向與走向垂直。

1.1 荷載引起的裂縫

所謂荷載裂縫，是指鋼筋混凝土在靜、動荷載及次應力作用下產生的裂縫，主要有直接次應力裂縫和應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。次應力裂縫是指由于外荷載引起的次生應力產生的裂縫形式。

鋼筋混凝土混凝土在動、靜荷載及次應力作用下產生裂縫的原因主要由于以下幾點：

（一）設計階段

引起設計階段引起裂縫的原因有：實際受力與結構受力假設不符：鋼筋混凝土結構安全系數遠遠偏低：結構設計時不考慮具體實際施工的可通性：結構剛度不夠；鋼筋設置量偏少等。

而且，在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作形式同一般的計算有參差或計算不考慮。那么，在某些位置會引起次應力導致結構開裂。比如在實際的施工中，兩鉸拱橋設計時常采用布置"X"形鋼筋，同時用采用將該處斷面被削減尺寸的辦法去設計鉸，按照理論計算該處不會存在彎矩，但在實際上該鉸仍然會被能夠抗彎，以至出現裂縫。這樣將導致鋼筋銹蝕。

（二）施工階段

施工人員會在施工場地隨便堆放施工機、材料：而且施工人員并不熟悉預制結構受力特點，并進行翻身、起吊、運輸、安裝；不按照設計圖紙施工，私自改變結構施工順序。改變鋼筋結構受力模式：不對鋼筋結構作機器振動下的疲勞強度檢驗。

溫度變化引起的鋼筋混凝土裂縫:由于鋼筋混凝土具有一種熱脹冷縮的特性.當周圍環境或內部結構溫度發生變化時，鋼筋混凝土將發立刻發生變形。如果變形會遭到約束，則將在結構內產生應力。如果混凝土抗拉強度小于當應力時，即會產生溫度裂縫。而且在某些大跨徑橋梁中.溫度應力甚至可以達到超出荷載應力。其他裂縫區別于溫度裂縫最主要的特征是將隨溫度的變化而擴張。引起溫度變化的主要因素如下：

溫差：在一年四季中，溫度是不斷變化的，但變化相對緩慢，對鋼筋結構的影響主要是將會使橋梁的縱向位移。解決這樣的方法一般可通過支座位移、橋面伸縮縫或設置柔性墩等結構來處理。

日照：橋墩、主梁或橋面板受太陽曝曬后.溫度會明顯高于其他結構部分，溫度梯度會呈非線性的分布。但是由于受到自身的約束作用，會導致局部拉應力變大，從而出現裂縫。驟然和日照降溫是導致結構溫度裂縫的一般常見原因。

降溫：冷空氣侵襲、日落、突降大雨等都有可能導致施工結構外表面溫度突然下降。可是，由于因內部溫度變化比較緩慢而產生了溫度梯度。

水化熱：在實際的施工過程中，大體積的混凝土(厚度超過2.1m)澆筑之后由于水泥自身水化放熱，致使內部溫度變高，內外溫差相差太大，表面出現裂縫的現象。施工中應根據實際的情況，盡量用限制用量水化熱低的水泥、減少骨料人模溫度、水泥、降低內外溫差，并逐步緩慢降溫，如果有必要時可采用循環冷卻系統進行內部的散熱，或采用薄層對澆筑以加快解決散熱，甚至有些大體積，大面積的鋼筋混凝土工程在澆筑期間，必須采取加入冰棒的方式降低溫度。

1.2 變形裂縫

溫度變化引起的裂縫。混凝土一般具有熱脹冷縮的性質，其線性膨脹系數一般為6×10℃～12×10℃。當外界環境溫度發生變化時，就會出現溫度變形，由此會產生外部附加應力。當這種外界應力大于鋼筋混凝土的抗拉強度時，結構體就會產生裂縫。比如:大體積、大面積鋼筋混凝土就是由于鋼筋混凝土內外溫差變化導致的。

干濕變形引起的裂縫。當處于空氣中的鋼筋混凝土水分散失時，會導致體積收縮，受潮后會發生體積膨脹。但是，由于膨脹值小于收縮值，即收縮后的混凝土，吸潮后不可能全部恢復。所以，在實際工程中收縮裂縫一般比較普遍。常見的是由于養護不良造成開裂。

沉降引起的裂縫。當在實際的建筑工程中，鋼筋混凝土結構的裂縫一般是較為尋常的，裂縫的出現類型也很多，但是按照其成因可總結為荷載（包括實際施工中靜荷載的大小、狀態、方向決定于地基變化的情況。)引起的裂縫以及變形(不均勻沉降、溫度、濕度變形等)導致的裂縫。在這其中由于混凝土收縮以及溫度變形共同導致的溫度縫，一旦發生這類的裂縫，則會發展比較快。

二、鋼筋混凝土裂縫控制的主要措施

1.溫度以及濕度的控制

夏季時，應盡量不要在每天中午氣溫最高的時候，比如當遇上大面積澆灌時，而又無法避開不利時段時，則應該采取噴灑、覆蓋、灑水等多種應對措施來進行板面的降溫。

2.嚴格控制鋼筋混凝土施工的配比。

可以根據混凝土強度以及質量檢驗混凝土的要求進行確切的配比。必須要嚴格控制水泥和水灰用量選擇級配良好的小石子，減小空隙率以及砂率以此來減少收縮量，從而提高混凝土抗裂強度的等級。

3.實時合理抹壓以及養護

實施抹壓的作用就是為了找不平整處，當表面混凝土在外界擠揉抹壓下，封閉出會新出現的裂縫以及塑性收縮裂縫，降低表面出現裂縫的概率。實際的施工過程中抹壓的次數視具體工程情況來決定，在混凝土終凝前進行二次抹壓。

養護是通過人為的改變鋼筋混凝土面的內部濕熱環境，及時、準確的養護能降低鋼筋混凝土的干縮情況，增加其抗拉的強度，提升鋼筋混凝土的抗裂性能。鋼筋混凝土在澆注3天內為養護的最關鍵時期，時間一般為7至14天。可以用薄膜覆蓋后并加蓋上一層麻袋以及草墊，這樣即可保濕，又能保持鋼筋混凝土面的溫度晝夜變化來使幅度達到穩定。

4.及時的空載時期

當鋼筋混凝土澆注完成后，鋼筋混凝土面層強度有可能達到1.2Mpa時才能進行人為的施工。所以，空載時期應該大于1天，并且施工荷載不可以過早、過大地硬性的施加，超過鋼筋混凝土承載能力的施工荷載能力，或者過早拆除結構底部支撐，會使整體結構過早受到負荷，這樣會出現混凝土內部環境產生不能愈合的局部裂縫。

總之，近年來隨著我國建筑行業的迅猛發展，鋼筋混凝土結構將會得到更為廣泛的發展與利用。而鋼筋混凝土相對于廣為發展的磚混結構，鋼筋混凝土結構具有很多優點，比如在耐久性、整體性和可塑性上具備了更加大的競爭力。但是，由于鋼筋混凝土自身所具有的一些特性，包括物理特性和化學特性，在實際的建筑施工過程中，常常將會出現局部裂縫的情況，這就在給當代建筑物的安全性上帶來了非常大的后患。所以，一些微小的裂縫可以通過采取適當的措施進行彌補和挽救，不會導致后續的發展。但是假如處理不合適，這些平時我們忽視的裂縫會隨著時間的推移發生更加嚴重的變化，最終同樣會將造成十分嚴重的安全隱患，對人民的安全、和諧生活構成極大的不便。

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