鋼筋混凝土結構裂縫的成因及防治

何德貴 趙鋒

【摘要】建筑結構產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，其中最常見的要數(shù)鋼筋砼構件以及磚墻裂縫。本文分析了鋼筋砼結構裂縫產(chǎn)生的八種原因，就這些原因給出了七種預防措施。

【關鍵詞】 建筑結構；鋼筋砼；裂縫；預防措施

建筑結構產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，從理論上說，混凝土結構尤其是受彎構件總是帶裂縫工作的，在使用荷載不大的情況下，沒有裂縫隙或這類結構性裂縫隙非常細微，不易為肉眼所察覺。但在現(xiàn)實的建筑中，混凝土結構會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，其中最常見的要數(shù)鋼筋砼構件以及磚墻裂縫。在這里主要討論鋼筋砼梁出現(xiàn)裂縫的原因很復雜，主要有材料或氣候因素、施工不當、設計和施工錯誤、改變使用功能或使用不合理等，通常可歸納為以下幾種：

1. 鋼筋砼常見裂縫原因分析

1.1材料質(zhì)量。材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好，若工程上用了這等不合格的材料就會產(chǎn)生“豆腐渣工程”。所以說只有材料的質(zhì)量關把好了，工程質(zhì)量才會在根本上得到保證。

1.2施工工藝。施工工藝涉及的面很廣，不可能一一敘述，一般常涉用到的有：

（1）水分蒸發(fā)、水泥結石的砼干縮通常是導致砼裂縫的重要原因。

（2）砼是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個重要標志是成型后砼的均勻性和密實程度。因此砼的攪拌、運輸、澆搗、振實各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。

（3）模板構造不當，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成砼開裂。施工過程中，鋼筋表面污染、砼保證層太小或太大，澆筑中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫，施工控制不嚴，超載堆荷，也可能導致出現(xiàn)裂縫。

（4）砼養(yǎng)護，特別是早期養(yǎng)護質(zhì)量與裂縫的關系密切，混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時，如干燥過快，則產(chǎn)生收縮裂縫，通常發(fā)生在表面上，裂縫不規(guī)則，寬度小，另外水泥在水化及硬化過程中，散發(fā)大量熱量，使砼內(nèi)外部產(chǎn)生溫差，超過一定值時，因砼的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。

（5）避免在極端天氣條件下施工，可以減少砼結構的開裂情況。

1.3地基變形。在鋼筋砼結構中，造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應力相對較大，使得裂縫一般是貫穿性的。

1.4溫度變形。砼具有熱脹冷縮的性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)一般為1×10-5/℃。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形，由此產(chǎn)生附加應力，當這種應力超過砼的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。在工程中，這類裂縫較多見，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，大體積砼的裂縫等。

1.5濕度變形。砼在空氣中結硬時，體積會逐漸減小，一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍，常見于現(xiàn)澆墻板式結構、現(xiàn)澆框架結構等，通常是因為養(yǎng)護不良造成。砼的收縮值一般為0.2～0.4‰，其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對于超長的建筑物或構筑物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決砼的早期干縮問題。

1.6結構受荷。結構受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋砼梁、板受彎構件，在使用荷載作用下往往會出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋砼構件在承受了30～40% 的設計荷載時，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不易察覺，而構件的極限破壞荷載往往是在設計荷載的1.5倍以上，所以在一般情況下鋼筋砼構件是允許帶裂縫工作的。在使用過程中，改變原來使用功能，如將辦公室改為倉庫、屋面加層、使用不當、增大荷載等均可能會引起出現(xiàn)裂縫。在鋼筋砼設計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2～0.3mm.對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許出現(xiàn)裂縫則應認為有害，需加以認真分析，慎重處理。

1.7設計欠周全。如截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小，或者由于計算錯誤，受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當、節(jié)點不合理、結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中，構造處理不當，現(xiàn)澆主梁在擱次梁處如沒有設附加箍筋，或附加吊筋以及各種結構縫設置不當?shù)纫蛩鼐菀讓е马砰_裂。

1.8徐變。砼徐變造成開裂或裂縫發(fā)展的例子工程中也和很常見。據(jù)文獻記載受彎構件截面砼受壓徐變，可以使構件變形增大2～3倍，預應力結構因徐變會產(chǎn)生較大的應力損失，降低了結構的抗裂性能。

2. 預防措施

通過以上分析，在工程裂縫中有很大一部分是可以通過設計手段、施工手段來克服。

2.1材料選用。

（1）水泥：應選用水化熱較低的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥。

（2）粗骨料：宜用表面粗糙、質(zhì)地堅硬的石料、級配良好、空隙率小、無堿性反應；有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。

（3）細骨料：宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。（4）外摻加料：宜采用減水劑等外加劑，以改善砼工作性能，降低用水量，減少收縮。

2.2 配料。

（1）配合比設計：應采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。

（2）禁止任意增加水泥用量。

（3）配制砼時計量應準確，要嚴格控制水灰比和水泥用量，攪拌均勻，離析的砼必須重新拌勻后，方可澆筑。

2.3配筋。鋼筋的配置應嚴格按施工圖施工，尤應重視以下各點：

（1）鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代用，必須考慮對構件抗裂性能的影響。

（2）鋼筋的位置要正確，保護層過大或過小都可能導致砼開裂，鋼筋間距過大，易引起鋼筋之間的砼開裂。

2.4模板工程。鋼筋砼結構裂縫的預防，在模板工程中應注意以下幾點：

（1）模板構造要合理，以防止模板各桿件間的變形不同而導致砼裂縫。

（2）模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載（特別是動荷載）作用下，模板變形過大造成開裂。

（3）合理掌握拆模時機，拆模時間過早，應保證早齡期砼不損壞或不開裂，但也不能太晚，盡可能不要錯過砼水化熱峰值，即不要錯過最佳養(yǎng)護介入時機。

2.5砼澆筑。

（1）砼澆筑時應防止離析現(xiàn)象，振搗應均勻、適度。

（2）加強砼的早期養(yǎng)護，并適度延長養(yǎng)護時間，在氣溫高、濕度低或風速大的條件下，更應及早進行噴水養(yǎng)護，在澆水養(yǎng)護有因難時，或者不能保證其充分濕潤時，可采用覆蓋保濕材料等方法。

2.6設計構造。

（1）建筑平面選型時在滿足使用功能要求的前提下，力求簡單，平面復雜的建筑物，容易產(chǎn)生扭曲等附加應力而造成墻體及樓板開裂。

（2）合理布置縱橫墻，縱墻開洞應盡可能小。

（3）控制建筑物有長高比，長高比越小，整體剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力越強。

（4）合理地調(diào)整各部分承重結構的受力情況，使荷載分布均勻，盡量防止受力過于集中。

（5）減少地基的不均勻沉降，除了前述的措施外，在基礎設計中可以采取調(diào)整基礎的埋深度，不同的地基計算強度和采用不同的墊層厚度等方法，來調(diào)整地基的不均勻變形。

（6）適當加強基礎有剛度和強度。

（7）層層設置圈梁、構造柱，可以增加建筑物的整體性，提高磚石砌體的抗剪、抗拉強度，防止或減少裂縫，即使出現(xiàn)了裂縫，也能阻止其進一步發(fā)展。

（8）正確地設置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應合適，構造要合理，可以和其結構縫合并設置。

（9）限制伸縮縫間距。對體形復雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應嚴格控制，同樣，也可以和其它結構縫合并使用。

（10）部分窗臺砌體應加強。對寬大的窗臺下部宜設置鋼筋砼梁，以適應窗臺的變形，防止窗臺處產(chǎn)生豎直裂縫。

2.7施工技術。

（1）加強地基的檢查與驗收工作，基坑開挖后應及時通知勘察及設計單位到現(xiàn)場驗收，對較復雜的地基，設計方在基坑開挖后應要求勘察補鉆探，當探出有不利的地質(zhì)情況時，必須先對其加固處理，并經(jīng)驗收合格后，方可進行下一步施工。

（2）開挖基槽時，要注意不擾動其原狀結構。

（3）合理安排施工順序。當相鄰建（構）筑物間距較近時，一般應先施工較深的基礎，以防基坑開挖破壞已建基礎的地基礎。當建（構）筑物各部分荷載相差較大時，一般應施工重、高部分，后施工輕、低部分。

綜上分析，鋼筋砼結構裂縫應針對成因，貫徹預防為主的原則，加強設計施工及使用等方面的管理，確保結構安全和避免不必要的損失。