王永华1，魏伟2刘茜2
（1.上海砼森建筑规划设计有限公司上海杨浦区200438；
2.淄博市建筑设计研究院山东淄博255000）
【摘要】常见混凝土裂缝采取一定的措施是可以克服和控制的，砼的裂缝不仅影响建筑的美观，还会给建筑物的质量和稳定性造成很大的影响，为了减免砼裂缝，提高砼结构耐久性，保证工程质量，本文就现浇钢筋砼结构在建造和使用中的常见病及多发病“裂缝”，进行一些探讨及总结，希望对从业同仁有一定的提醒与帮助。
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关键词 钢筋砼结构裂缝；形成成因；预防措施；处理方法
Analysis and treatment of common concrete cracks
Wang Yong-hua1,Wei Wei2,Liu Qian2
(1.Shanghai concrete Mori ArchitectsYangpuShanghai200438；
2.Zibo City Institute of Architectural DesignZiboShandong255000)
【Abstract】Common concrete cracks to take certain measures can be overcome and control, not only affect the appearance of cracks in concrete construction, but also caused great impact on the quality and stability of the building, in order to reduce cracks in concrete and improve the durability of concrete structure, ensure project quality, the paper situ reinforced concrete structure in the construction and use of a common and frequently-occurring "crack", conducted some research and concluded that, in the hope to remind practitioners and colleagues have some help.
【Key words】Reinforced concrete structural cracks;Forming causes;Preventive measures;Treatment method
1. 前言
钢筋砼结构是建筑工程中应用最广的一种结构，但是由于施工方法、施工环境、材料选择或设计不当，经常会产生一些结构性或非结构性的裂缝，影响结构的承载力和正常使用。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≤0.1H表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H纵深裂缝；h=H贯穿裂缝。应当避免贯穿性及纵深裂缝；早期裂缝一般出现在一个月之内，中期裂缝约在6个月之内，其后1～2年或更长时间属于后期裂缝。
2. 裂缝产生的原因，大致可划分如下几种：
2.1荷载引起的裂缝
混凝土结构在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，主要有直接裂缝、次应力裂缝两种。
2.2温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特性是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
2.3收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
2.4地基变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够、试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别太大；地基冻胀；基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。
2.5钢筋锈蚀引起的裂缝
要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。
2.6冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
2.7施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。如：水泥、砂、石骨料、以及拌和水及外加剂等。碱骨料反应是指搅拌砼以后其中会产生一些碱性的离子，这些离子能够与活性的骨料发生化学反应，并会吸收环境中的大量的水分造成，体积增大，从而造成砼出现酥松膨胀现象，进而导致砼结构发生裂缝。
2.8施工工艺引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向等各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。
2.9徐变引起裂缝
建筑徐变会产生裂缝或裂缝会继续发展，设计及施工中应考虑到并尽量预防措施减免裂缝的发生或发展。
2.10设计欠周全引起的裂缝
如从配筋方面：依据构件的抗裂性能的影响，选择合适的钢筋品种、规格以及数量，要保证钢筋位置的准确。避免保护层的过大或者过小造成钢筋砼结构裂缝的出现；钢筋的间距过大就会造成钢筋之间的砼开裂，设计中应注意优化钢筋的选型及配置。
3. 裂缝预防措施
3.1优选原材料。
（1）首先，选用水化热较低的水泥。为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥。主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
（2）其次，掺加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。
（3）第三，加入适量外加剂，能减小混凝土收缩开裂的机会。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，对防止开裂是十分有利的；缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率；二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失；引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利，在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。
3.2采用合理的施工方法。
（1）首先，混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度；要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
（2）其次，在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密；避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能；尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注；混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
（3）第三，做好表面隔热保护。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以混凝土拆模后，特别是低温季节，应立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3天内连续下降不小于6～8℃时，28天龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
（4）第四，做好养护措施。混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18小时内立即开始养护，连续养护时间不少于28天或设计龄期。
（5）第五，养护期不足，人为因素过早的震动，砼内部受损开裂；或设备管线设置过分集中易产生裂缝。
3.3设计方面
钢筋砼抗震设计遵循“五强四弱”的原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件、强压弱拉、强柱根。
3.3.1建筑的规则性：
宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。结构传力途径要求简捷、明确，关键部位宜有多条传力途径。平面布置的正交抗侧力刚度中心和质量重心宜靠近，最好重合，以减小水平力产生的扭转效应及其相应的破坏能力。
3.3.2变形缝中沉降缝、伸缩缝、防震缝是否设置及其合理宽度及位置的确定
对于体型复杂、平立面不规则、结构超长建筑，应根据不规则程度、超长长度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，最终确定是否设置变形缝或采取其他结构措施。
3.3.3结构的选型
合理的结构体系、得当的结构计算模型、恰当的地基处理方案、合适的基础选型、砼等级、保护层厚度、构件截面尺寸的合理定义、配筋率的控制及钢筋直径的选择，都会对结构裂缝的出现和发展有着密切的影响。
4. 裂缝的处理措施
混凝土裂缝一般有三种状态：静止裂缝，活动裂缝，正在发展的裂缝。混凝土裂缝处理方法的选择一般要考虑的因素：判断裂缝是活动的还是静止的；修补的主要目的是什么？
砼裂缝进行修复的技术常用方法：
4.1树脂灌注法 环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05mm的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。
4.2灌浆法。
4.2.1普通水泥灌浆 大体积水坝、厚混凝土墙、或者水工结构的岩石基础上的裂缝，有时通过注入硅酸盐水泥砂浆来密闭。
4.2.2聚合物灌注 基于氨基甲酸乙酯或者丙烯酰胺聚合物的灌浆料，和水反应后形成固态沉淀物或泡沫材料，起到封闭裂缝的作用。可在潮湿环境中使用。
4.3聚合物浸入法。
4.3.1重力渗入法 低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1mm的裂缝。将树脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤，使树脂溢于裂缝表面。
4.3.2真空渗入法 更适合封闭多重无规则表面裂缝。先将裂缝表面密封，抽去真空，使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。
4.4表面封闭法 这是最简单和最普通的裂缝修补方法。用于修补对结构影响不大的静止裂缝，通过密封裂缝来防止水汽、化学物质和二氧化碳的侵入。
4.5钻孔嵌塞法 这种方法通常用来灌注墙体中的裂缝。如果要求密封防水，孔中应填入柔性沥青来代替砂浆；如果灌注栓塞的作用比较重要，孔中则要灌注环氧树脂。
4.6柔性密封法 通常将活动裂缝转变为运动节缝是比较适宜的办法。沿裂缝边缘开一凹槽并填入适当的柔性材料。节缝底部使用隔离层。
4.7粘贴法 当运动不止作用于一个平面时，或者过度的运动已超过一个普通尺寸的凹槽所允许的范围时，或者不可以切割出槽时可使用这个方法。用柔性的密封带盖住裂缝，仅将带的边缘部分粘住。
5. 总结及提醒
钢筋砼结构在工程建设中被广泛应用，混凝土的裂缝较为普遍，其有害程度是可以控制的，裂缝有害程度的标准是根据使用条件决定的。严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的环节。裂缝产生的原因大致可分为两类：一是结构型裂缝，是由外部荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土自身的收缩引起的。裂缝控制的主要方法是通过精心优化设计、合理的选择原材料、合理的施工方法、优质的施工质量等方面综合技术措施将裂缝控制在可研究、区别对待、能够采用合理的方法进行处理，以预防及减免裂缝的发生或发展，确保工程质量。
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参考文献
［1］建筑抗震设计规范（GB50011-2010）北京:中国建筑工业出版社， 2010.
［2］混凝土结构设计规范（GB50010-2010）北京:中国建筑工业出版社， 2010.
［3］岩土工程勘察规范（GB50021-2001）北京:中国建筑工业出版社， 2009.
［文章编号］1006-7619（2014）10-28-707