鋼筋混凝土結構裂縫的成因與控制措施

余佳

摘 要：本文通過介紹國內外混凝土結構裂縫研究現(xiàn)狀，結合湖北省荊州市吉祥鳳凰城住宅小區(qū)梁及墻體裂縫的情況，分析了產生裂縫的原因，給出了解決裂縫問題的措施，并提出了個人針對鋼筋混凝土結構如何如何避免出現(xiàn)裂縫的一些建議。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構;梁及墻體裂縫;措施

隨著城市住宅建設步伐的加快，不少住宅小區(qū)相繼建成，許多住戶陸續(xù)搬進新居，他們對住房的質量要求越來越高，尤其對一些現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)的裂縫情況非常關注，擔心這些裂縫最終會引發(fā)安全事故，據有關資料統(tǒng)計，在商品住宅的投訴中，由于裂縫問題原因所引起的投訴約占工程質量問題的60%以上。因此，分析現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的原因及探索裂縫的防治措施具有重要的現(xiàn)實意義，本文主要結合湖北荊州吉祥鳳凰城住宅小區(qū)來分析產生裂縫的原因及控制措施。

一、國內外混凝土結構裂縫研究現(xiàn)狀

混凝土裂縫是各類建（構）筑物中普遍存在的一種缺陷，混凝土裂縫的主要成因有下述三種：一是由外荷載（如靜、動荷載）的直接作用，即按常規(guī)計算的主要應力引起的裂縫;二是由外荷載作用，結構次應力引起的裂縫;三是由變形變化引起的裂縫，即由溫度、收縮、不均勻沉降等因素而引起的裂縫。國際上許多的國家都有專門的科研機構從事鋼筋混凝土在荷載作用下裂縫的研究工作并且編制了相應的規(guī)范，如美國混凝土協(xié)會ACI224委員會，英國水泥與混凝土協(xié)會C&CA及其規(guī)范BSS110，BS8001，德國鋼筋混凝土協(xié)會及規(guī)范DIN104—1972，法國規(guī)范CCBA，歐洲混凝土協(xié)會CEB，歐洲混凝土協(xié)會一國際預應力混凝土（CEB—FIP），前蘇聯(lián)混凝土及鋼筋混凝土研究院及穆拉雪夫學派等。我國清華大學、東南大學、大連理工大學、中國建筑科學研究院、冶金部建筑研究總院等都做了大量研究工作并編制出鋼筋混凝土規(guī)范有關裂縫方面的設計規(guī)定，在工程設計中發(fā)揮著重要的作用。

普通鋼筋混凝土結構在一般情況下是允許帶裂縫工作的，這是其他材料（如鋼、木、甚至磚砌體等）結構所不遇的特殊問題，但需要嚴格控制裂縫的開展，以保證結構的可靠性。國內外規(guī)范一般是根據構件的工作環(huán)境和荷載作用時間的情況對裂縫加以很制。簡介如下：

（1）我國《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，在設計鋼筋混凝土構件時，應根據其使用要求確定控制裂縫的三個等級：

一級，嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件，按荷載效應標準組合計算時，構件受拉邊緣混凝土不應產生拉應力;二級，般要求不出現(xiàn)裂縫的構件，按荷載效應標準組合計算時，構件受拉邊緣混凝土拉應力不應大于混凝土軸心抗拉強度標準值;按荷載效應標準永久組合計算時構件受拉邊緣混凝土不宜產生拉應力，當有可靠經驗時可適當放松;三級，允許出現(xiàn)裂縫的構件，按荷載效應標準永久組合并考慮長期作用影響計算時，構件的最大裂縫寬度不應超過規(guī)定的最大裂縫寬度。對預應力混凝土構件，根據其工作條件、鋼筋種類，分別進行一級或二級或三級裂縫控制驗算。鋼筋混凝土構件是允許出現(xiàn)裂縫的構件，應按三級裂縫控制要求驗算。

（2）歐洲模式規(guī)范CEB—FIP對于腐蝕不敏感的鋼筋混凝土構件，允許裂縫寬度按暴露條件分為三等：輕度的0.4mm，中等程度的0.2mm，嚴重的0.1mm。

（3）美國ACI224建議的裂縫允許寬度為：干燥空氣或有保護膜0.4mm，潮濕、濕空氣、土0.3mm、海水飛濺區(qū)（干、濕交替）0.15mm、擋水結構0.1mm。允許裂縫寬度規(guī)定的差異，一方面是由于規(guī)定此值的科學依據還不充分，另一方面是各國規(guī)范計算裂縫寬度的公式有很大的出入，有些國家根據研究結果認為，混凝土裂縫寬度的限制值可放寬至0.4-0.5mm。

二、吉祥鳳凰城工程概況

荊州吉祥鳳凰城的一幢6層鋼筋混凝土框架結構住宅，于2008年5月建成，業(yè)主于10月底拿到鑰匙，于2009年4月裝修完成，9月份入住。建筑面積約為6028㎡，柱截面尺寸為400mm×500mm;梁截面尺寸：橫向框架梁為240mm×650mm，縱向框架梁為240mm×550mm，縱向連系梁為240mm×450mm，現(xiàn)澆樓板板厚為100mm，混凝土強度設計等級均為C30，施工采用商品混凝土。

（一）梁及墻開裂受損現(xiàn)狀

住進去后不到半年時間業(yè)主發(fā)現(xiàn)房屋大部分縱向框架梁和縱向連系梁跨中出現(xiàn)多條（約3條）裂縫，裂縫的類型主要為：梁兩側對稱垂直裂縫（裂縫延伸至板底，基本同梁高）;梁底橫向裂縫并向上延伸至板底。梁上每條裂縫基本等寬，裂縫的寬度在0.02-0.40mm間不等，部分開裂梁僅有梁側裂縫，部分開裂梁梁側和梁底均有裂縫，同時梁下的墻體出現(xiàn)沿著整個墻分布的斜裂縫，有的地方甚至踢腳處瓷磚也出現(xiàn)了裂縫，本人于2010年5月份重新請工人將墻體進行裝修，但不到一個月時間裂縫又出現(xiàn)了，并且1-6層都是在同一部位的墻體出現(xiàn)裂縫。

（二）裂縫原因分析

1.材料方面

混凝土中的水泥、水灰比、砂率、骨料級配、配合比等因素處理不當，都會引發(fā)混凝土的收縮裂縫，特別是當混凝土配合比不當、水泥含量高（水化熱高、干縮性大）、水泥抗凍性差時更容易引發(fā)此類問題。本工程使用的水泥品種為普通硅酸鹽水泥，現(xiàn)場鉆芯取樣檢測的混凝土強度達到42MPa，比原設計強度C30高很多，查看其混凝土配合比等資料，發(fā)現(xiàn)水泥用量較大，通常水泥用量大易使混凝土收縮較大，混凝土內部產生拉應力，容易引起梁開裂。

2.施工方面

施工過程中，鋼筋綁扎，混凝土攪拌、澆筑、振搗、養(yǎng)護等質量不合格均可能是建筑物裂縫形成最直接的因素。該工程主體結構是在冬季施工，而且混凝土水泥用量較大，混凝土成型后，初期由于水泥水化作用升溫形成混凝土內熱外冷，表面限制內部的膨脹產生約束應力;后期又由于混凝土降溫內部收縮，外部給予較大限制，容易造成混凝土開裂。

綜上所述，梁裂縫產生的原因并非是承載力不足引起的，而主要是由冬季施工、未按設計要求配置構造腰筋、混凝土用量偏大導致梁截面不足以抵抗混凝土收縮應力引起的;施工后梁實際混凝土保護層厚度與設計要求偏差較大，造成梁底混凝土拉應力增大也是梁底開裂的重要原因。

三、處理的措施

雖然梁承載力滿足要求，但由于構造措施不滿足規(guī)范要求，且部分裂縫位于梁底和墻面，寬度較大，給使用者心理造成恐懼感，為了確保房屋全部投入使用后，結構的安全性和耐久性，對結構可進行加固處理具體加固方案如下：

（1）梁底裂縫：將梁底粉刷層鑿除，清理干凈后采用低壓灌漿的方法對裂縫予以封閉處理，用找平材料將梁底混凝土表面凹陷部位填補平整，然后將碳纖維布用浸漬樹脂或黏結樹脂沿梁底縱向全長粘貼，在粘貼碳纖維布的端部一定范圍內設置碳纖維復合材料的U形箍。

（2）梁側裂縫：將梁側粉刷層鑿除后對寬度小于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧樹脂漿液進行表面封閉，對寬度大于0.2mm的裂縫采用低壓灌漿的方法予以封閉。

（3）墻體裂縫：主要有表面修補法，適用于對寬度較小，不影響建筑的安全使用的裂縫的處理;局部修復法，將開裂部位鑿開，清理干凈，并用水濕潤，再用水泥砂漿或樹脂砂漿等材料將裂縫填實;水泥灌漿法，水泥灌漿法分為壓力灌漿和重力灌漿兩種;鋼筋拉結法，適用于墻體兩面開裂的情況，在裂縫的兩側每間隔0.8m左右的地方將墻體鑿開，加入鋼筋進行拉結，并用水泥砂漿將裂縫填實。

四、結語

本工程中梁及墻出現(xiàn)的裂縫問題雖然不大，但它極大地影響了住戶的心情，讓住戶總有那么一點點不放心，因此提出如下防治措施：

（1）當梁縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度大于40mm時，應對保護層采取有效地防裂構造措施（如配置構造鋼筋網片）。

（2）嚴格控制混凝土的配合比。在滿足混凝土強度的情況下，盡量降低水泥用量;粗骨料應優(yōu)化級配設計，砂子選用中、粗砂，控制砂石含泥量，減少混凝土收縮。

（3）冬季施工注意加強對混凝土的養(yǎng)護，做好保溫措施，減小混凝土的收縮應力。

（4）嚴格按圖施工，注意鋼筋的綁扎質量，并采取措施保證鋼筋的保護層厚度，澆筑混凝土時應設跳板，嚴禁施工人員在鋼筋網上踩踏。

（5）墻體裂縫是在生活現(xiàn)實中難以避免的一種建設工程質量問題，只是有些小的裂縫我們看不見而已。因此，對于已經出現(xiàn)的墻體裂縫，我們也不必慌張，首先要仔細觀察，找出裂縫的特點與基本規(guī)律，確定裂縫發(fā)生的具體原因。對于溫差裂縫等一般不影響房屋使用安全的墻體裂縫，用砂漿堵抹即可，對于地基沉降裂縫等可能危及房屋結構安全，對人身造成威脅的墻體裂縫則應作及時有效的加固處理。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構中裂縫是工程常見的質量通病，只有在結構設計過程中針對各影響因素考慮全面、細致，嚴格遵守設計規(guī)范，才能大大減少現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構產生裂縫的可能。

參考文獻：

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