某框架結構梁構件裂縫原因及處理措施研究

劉世星

（山西建筑工程有限公司 山西太原 030006）

引言

隨著建設科技的不斷發展和城鄉一體化政策的深入，框架結構在地級市、縣城及鄉鎮中的應用越來越多，框架結構具有傳力系統明確，開間進深大，房間布局靈活等特點。盡管我國省會城市中的框架結構施工技術已經較為成熟，但三四線城市及縣城等經濟欠發達地區的框架結構施工技術還不成熟。在這些地區的框架結構施工過程中及施工后，極易在框架梁上出現裂縫，從而影響框架梁的承載能力、耐久性及使用功能。盡管截至目前，我國已經有較多工程技術人員及研究人員分析及研究框架梁裂縫產生的機理及危害等，但框架梁上產生裂縫的項目還時有發生，為避免此類現象的發生，確保施工單位、建設單位和業主方的利益不受損害，筆者根據某工程實例分析框架梁裂縫產生的原因及相應的預防處理措施。

1 工程概況

某工程為地下二層、地上六層框架結構，建筑面積約為3萬m2，抗震等級為二級。五層梁混凝土澆筑完拆模后發現次梁上存在大量的倒八字形裂縫，裂縫呈上寬下窄狀，裂縫最大寬度約為0.5mm。通過檢測發現，這些裂縫主要為表面裂縫，裂縫并未穿透梁底。

2 混凝土構件的裂縫類型

根據混凝土構件裂縫產生的原因可將混凝土裂縫分為溫度裂縫、收縮裂縫、干縮裂縫、受力裂縫和變形裂縫。

2.1 溫度裂縫

混凝土是由水泥等膠凝材料與水及其他骨料等配制而成的化合物，水泥與水攪拌后發生化學反應，產生大量的水化熱，使得混凝土內部溫度高于外側混凝土，混凝土構件內外形成較大的溫差，在溫度作用下混凝土產生膨脹變形，當混凝土內部的抗拉強度低于溫度應力時，即在薄弱位置處開裂，產生溫度裂縫。此類裂縫一般表現為在混凝土構件內部裂縫寬度較大，而在混凝土表面裂縫寬度較小或肉眼不可見，此類裂縫影響構件的承載能力及耐久性。

2.2 收縮裂縫

混凝土在澆筑完成后、養護前期，混凝土表面失水較快而又未及時灑水養護，導致混凝土表面出現不規則龜裂狀，此類裂縫一般多為表面裂縫，對構件的承載能力，但對耐久性及使用功能有一定的影響。

2.3 干縮裂縫

混凝土在在養護后期，因養護不到位而混凝土內外水分蒸發，使得混凝土構件的體積發生一定的變化，當混凝土表面的抗拉強度低于混凝土收縮作用力時，即在混凝土表面產生裂縫，這類裂縫的寬度往往較細，與收縮裂縫類似。

2.4 受力裂縫

混凝土框架梁設計承載能力一般高于實際荷載，而在施工階段中由于梁上部未增加活荷載等情況而出現受力裂縫，往往是由于框架梁混凝土強度未達到混凝土設計強度的70%隨即拆模，最終造成框架梁因承載能力不足而在梁端部及中部產生受力裂縫。此類裂縫往往為貫通型裂縫，裂縫寬度為下寬上窄，除裂縫外還伴隨梁撓度變形較大。此類裂縫影響梁構件的承載能力及耐久性，同時對梁的使用功能也有一定的影響，發現裂縫后應立即對其進行加固處理。

2.5 變形裂縫

混凝土構件產生變形裂縫主要是地基發生不均勻沉降后，在混凝土梁端部節點處產生裂縫，不均勻沉降量越大，裂縫寬度越大。此類變形裂縫的存在對構件的承載能力無影響但對構件的耐久性及使用功能有一定的影響。

在實際施工中還會因施工工藝的不同、混凝土材料的不同、設計的不合理等因素加劇上述五類裂縫的不斷發展，使得裂縫寬度不斷加大，裂縫深度不斷延伸，乃至貫穿整個構件。

3 框架梁產生裂縫的原因

混凝土框架梁上出現明顯的裂縫，一般主要是由混凝土原材料不合格、施工控制不嚴和設計不合理等三個原因造成。

3.1 混凝土原材料不合格

配制混凝土時，使用的原材料主要有水泥、水、石子、砂、減水劑及其他外加劑等，其中配合比中的任何材料質量不過關，最終均會導致混凝土不能呈現正常的狀態，如混凝土開裂等缺陷，從而影響混凝土構件的承載能力、耐久性及使用功能等。混凝土原材料不合格主要體現在以下幾個方面：

（1）混凝土攪拌站使用的水泥若為成本較低的高堿水泥，則配制的混凝土內極易發生堿骨料反應，混凝土內部水化熱較大，澆筑完成后混凝土構件內部裂縫寬度較大，表面裂縫較小，影響混凝土構件的承載能力及耐久性。

（2）混凝土攪拌站使用的粗骨料粒徑較小時，為使混凝土強度達到設計要求，往往需調整配合比中的水泥用量和用水量。而在混凝土配合比中增加水泥用量會增加混凝土拌合物中的水化熱，最終導致混凝土構件開裂，影響混凝土構件的承載能力及耐久性。

（3）混凝土攪拌站使用的細骨料含泥量較高，由于泥土中的堿含量較高，最終會增加混凝土中的堿含量，加劇堿骨料反應，導致混凝土構件開裂。

3.2 施工控制不嚴

混凝土拌合物經泵送后在施工現場進行振搗施工，而在澆筑、振搗及養護過程中，施工單位相關技術負責人未要求施工人員按照相關規范進行充分振搗、有效養護等，最終都會導致混凝土內產生裂縫。

施工過程中，施工單位往往為趕工期，待標養試件的實測強度達到70%后立即對施工現場的同批混凝土構件模板拆除，最終導致混凝土受彎構件——梁類構件上出現變形裂縫。混凝土標養條件下的抗壓強度與施工現場的混凝土，養護條件存在較大差別，同樣齡期下標養試件的抗壓強度高于施工現場養護的混凝土，因此標養試件的抗壓強度值達到設計強度的70%時，施工現場養護的混凝土強度并不一定能達到設計強度的70%，因此在此時拆模后混凝土梁類構件往往因承載力不足而產生變形裂縫。

3.3 設計不合理

在設計混凝土梁類構件時，設計人員往往忽略施工的可操作性，將梁底鋼筋設計為多根小直徑鋼筋，鋼筋間距較小，在澆筑振搗時加之鋼筋綁扎偏差，極易使梁底混凝土振搗不密實，或梁底混凝土粗骨料粒徑較小，強度較低，拆模后梁底混凝土受拉力作用而開裂，影響梁類構件的耐久性及使用功能。

4 框架梁裂處理措施

4.1 表面裂縫處理措施

針對需要補強的位置，應將開裂處進行打磨處理，之后借助膠水進行填補，若裂縫表面存在凹凸現象，可以借助打磨機進行打磨。若裂縫處理后在該位置依然出現裂縫，應采用結構灌縫膠進行填補之后再實施補強。混凝土表面應該始終處于干燥、干凈狀態，若補強環節構件裂縫內含有水分，應該做好水分清理工作，在補強混凝土表面利用酒精進行清理，再進行補強。

4.2 底膠施工

當環境溫度低于5℃時，或空氣中濕度高于90%時，不可開展加固施工工作。當滿足施工條件時，應按照比例配制底膠材料，將其置入干凈的容器中進行攪拌，使用毛刷等工具在混凝土梁構件裂縫處進行涂抹，涂膜厚度應控制在0.4mm以內。涂抹過程中應控制涂抹質量，避免涂抹時在涂抹處出現氣泡及結痂等現象。待底膠涂抹施工完畢后，底膠完全干燥硬化后再進行其他后續施工。

4.3 粘貼碳纖維布

根據本工程梁構件上出現的各種裂縫，經相關檢測單位和設計單位檢測和判斷，一致認為此類裂縫為有害裂縫，需對裂縫進行修補，對梁構件進行加固處理。加固處理時，使用碳纖維布進行加固。加固施工時結合加固設計要求，將碳纖維布進行裁切，碳纖維布長度一般控制在3m左右。配制、攪拌以及粘連膠料，之后運用滾筒刷將其粘合大所粘貼的位置，在銜接以及拐角位置進行多層涂抹，直到纖維表面干燥為止，之后開展下一層碳纖維布粘合，在最后一層碳纖維布表面涂刷一層粘合膠。

4.4 碳纖維布補強后的養護

在完成施工工作一天以內，應避免混凝土受涼或者受潮，同時做好防護工作，避免硬物碰觸其表面。膠固化溫度不得小于5℃。平均溫度在23℃左右時，固化時間不得小于5h；平均溫度在9℃左右時，固化時間不得小于8h。

5 結論

本文通過對某框架結構梁構件裂縫進行分析，通過對混凝土構件上裂縫的類型、危害進行研究，得到該工程混凝土梁構件產生裂縫的原因及相應的加固處理措施，從而確保以后類似的工程案例不再出現或提供相應的技術指導依據。