工程结构裂缝控制的分析与认识

工程结构裂缝控制的分析与认识

赵辉1侯旭峰2

1.身份证号码：4106211985****4555

2.身份证号码：4103271990****6018

摘要：住宅建筑中出现裂缝会给居住用户带来诸多的恐慌，裂缝的分析和控制对于结构工程师来说是一个不容忽视的课题。建筑物在建设过程和使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝是相当普遍的，而且大多数工程的使用标准是由裂缝控制的。因此在工程设计与施工环节应受到相关工程师的足够重视，下面分别阐述几种常见裂缝的特点及其混凝土温度变形裂缝的成因与控制。

关键词：结构裂缝；裂缝成因；温度裂缝；处理方法；预防措施

1、裂缝的主要成因：

1.1由外荷载的直接应力，即常规计算的主要应力引起的裂缝。

1.2由外荷载作用结构次应力引起的裂缝，因为许多结构的实际工作状态与常规计算模型有出入，例如屋架按铰接节点计算，但实际混凝土屋架节点却有显著的弯矩，它们时常引起节点裂缝，此处的弯矩称为次应力。

2、在混凝土结构中，几种常见裂缝的特点、原因及处理方法：

2.1钢筋混凝土梁侧面垂直裂缝和水纹裂缝（多出现在拆模后一段时间内）

2.1.1特点：水纹龟裂缝多在梁上下边缘出现，且沿梁全长非均匀分布，深度较浅，属于表层裂缝；竖向裂缝一般沿梁长度方向每隔一段有一条，其裂缝高度严重者波及整个梁高，裂缝形状有时呈中间大两头小的枣核状，深度大小不一，严重者裂缝深度可达10～20mm。

2.1.2原因：产生水纹裂缝的原因是模板浇水不够，特别是采用了未经水湿透的木模；产生竖向裂缝的原因是混凝土养护时浇水不够，特别是模板拆除后未做潮湿养护或因天气炎热，在阳光暴晒的情况下，容易产生上述裂缝，属于混凝土塑性收缩和干缩裂缝。

处理方法：加强潮湿养护，防止暴晒；轻微者可不处理，严重者可用环氧水泥嵌补；如水纹裂缝比较严重，混凝土强度较低，甚至有剥皮掉角现象时，则需将酥松部分清除并凿毛后用高强度水泥砂浆嵌补。

2.2钢筋混凝土梁顺筋裂缝（多出现在交工使用一段时间）

2.2.1特点：在梁下部侧面或底面钢筋部位出现顺筋裂缝，随着时间的增长有逐渐发展趋势。

2.2.2原因：是钢筋锈蚀，氧化铁膨胀所致，即通常称之为“先锈后裂”。造成钢筋锈蚀的主要原因是混凝土保护层过薄；使用了有氯盐阻锈性能不好的外加剂；使用环境中有腐蚀性气体或液体侵入混凝土，一般在化工厂房多有此现象。

2.2.3后果：钢筋混凝土梁的顺筋裂缝，会导致钢筋和混凝土之间的粘结力降低，严重者将危及结构的安全及耐久性，因此必须采取嵌补和加固措施处理。

2.2.4预防措施：施工时将钢筋骨架固定好，主筋下部加垫块，以确保混凝土保护层厚度；使用性能优良的外加剂；做好对混凝土构件的防腐蚀处理，搞好维护，防止腐蚀性气体或液体“跑、冒、滴、漏”；先将裂缝用环氧胶泥嵌补，然后采用外包型钢、外包钢筋混凝土套、预应力水平拉杆加固、预应力下撑式拉杆加固、粘钢加固等。

2.3钢筋混凝土圈梁、框架梁、基础梁裂缝

2.3.1特点：一般呈斜向裂缝，多出现在跨中部位，但有时也可能出现在端部（如框架梁），这种裂缝大部分贯穿整个梁高。

2.3.2原因：由地基不均匀下沉所引起，因此其裂缝的走向与地基不均匀沉降方向相一致。

2.3.3处理方法：应先查明地基下沉原因，采取措施确保地基已不再继续下沉后，再对钢筋混凝土梁进行加固处理，加固方法有外包型钢法或粘钢板加固法。

2.4钢筋混凝土柱水平裂缝和水纹裂缝（多出现在拆模时或拆模后）

2.4.1特点：裂缝多沿柱四角出现，呈不规则的龟裂裂缝，严重者则沿柱高每隔一段距离出现一条横向裂缝，这种裂缝宽度大小不一，轻者如发丝状，重者缝宽可达2～3mm，裂缝深度一般不超过30mm。

2.4.2原因：模板干燥吸收了混凝土水分，致使产生了水纹裂缝；天气炎热或未进行充分潮湿养护，致使产生了横向裂缝。

2.4.3处理方法：如果混凝土强度等级符合设计要求，则将裂缝用高强度水泥砂浆或环氧水泥嵌补；如果混凝土强度等级不符合设计要求，则除对裂缝进行嵌补外，尚需对柱进行加固处理。

3、混凝土温度变形裂缝的成因与控制：

3.1大体积混凝土施工裂缝的成因

砼是一种多种材料组成的非匀质材料，其抗拉强度远小于抗压强度，当拉应力超过砼的抗拉强度，就产生了裂缝甚至达到破坏。大体积结构砼的裂缝，有表面裂缝和贯穿裂缝两种，这两种裂缝都有一定的危害性。相对来说，贯穿裂缝会影响结构的整体性、耐久性和正常使用，甚至于结构安全。裂缝产生的主要原因有以下几种：

3.1.1由于外荷载引起的：这种裂缝发生最为普遍，即按常规计算的主要应力引起的。

3.1.2结构次应力引起的：这种裂缝是由于结构的实际工作状态与计算假设模型存在差异而引起的。

变形变化引起的：这种裂缝由于温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起变形。砼结构的内部，结构与结构之间常常是相互影响，相互制约的。如果砼结构截面尺寸较大，内部的温度和湿度分布不均匀，这样就约束了砼结构内部不同部位的变形。同样砼结构的变形也有来自外部结构的影响。大体积砼由于水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，此种温度应力是导致砼产生裂缝的主要原因。

3.2防止产生裂缝的主要措施

3.2.1控制砼温升。

（1）选用水化热低的水泥。水化热是水泥熟料水化所放出热量。为使砼减少升温，可以在满足设计强度要求的前提下，减少水泥用量，尽量选用中低热水泥。一般工程可选用矿渣水泥或粉煤灰水泥。

（2）掺入减水剂和微膨胀剂。掺加一定数量的减水剂或缓凝剂，可以减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热的峰值期。而掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，也可以减少砼的温度应力。

（3）掺入粉煤灰外掺剂。在砼中加入少量的磨细粉煤灰取代部分水泥，不仅可降低水化热，还改善砼的塑性。

3.2.2采用保温或保温养护，延缓砼降温速度。

根据不同的施工季节，为减少砼浇筑后所产生的内外温差，夏季主要应采用保湿养护，冬季应保温养护。大体积砼结构终凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定的隔热保温效果，缩小了砼内外温差，从而控制裂缝的开展。而基础工程大体积砼结构拆模后，宜尽快回填土，避免气温骤变产生有害影响，亦可延缓降温速率，避免产生裂缝。

3.2.3改善施工工艺，提高砼抗裂能力。

（1）采用分层分段法浇筑砼，有利于砼消化热的散失，减小内外温差。

（2）改善配筋，避免应力集中，增强抵抗温度应力的能力，孔洞周围，变断面转角部位，转角处都会产生应力集中。为此在孔洞四周增配斜向钢筋，钢筋网片，在变截面作局部处理使截面逐渐过渡，同时增配抗裂钢沥，都能防止裂缝的产生。值得注意的是，配筋要尽可能应用小直径和小间距，按全截面对称配置。

（3）设置后浇带。对于平面尺寸过大的大体积砼，应设置后浇带，以减少外约束力和温度应力；同时也有利于散热，降低砼的内部温度。

4、结束语

综上所述，裂缝是砼结构工程普遍存在的问题，不仅影响建筑物的观感，更重要的是不利于结构的防水和抗渗要求，也降低建筑物的耐久性，甚至于影响结构的承载能力。结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土炭化等因此控制裂缝应该防患未然。实践证明只要设计与施工紧密配合，采取可行的正确的控制措施还是可以收到良好效果的。

参考文献：

[1]黄庆华.房屋建筑工程结构裂缝控制及处理技术[J].四川水泥，2017（7）：311-311.