探析钢筋混凝土裂缝的成因及预防措施

2012-08-15

山西建筑 2012年22期

(甘肃建筑职业技术学院，甘肃兰州 730050)

0 引言

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的结构，这种结构能够充分利用混凝土较高的抗压强度以及钢筋较强的抗拉强度，充分利用了两种材料的特性，在现代工程中得到了非常广泛的应用。但这种结构构件却易开裂，可能会因开裂或者裂缝过宽而影响结构的使用性能和结构的耐久性。另外，大多数人对裂缝宽度超过0.3的裂缝明显的有心理压力［1］。因此我们要分析混凝土裂缝的原因及采取一定的措施予以防范。

1 混凝土裂缝成因

混凝土裂缝可有设计不当引起的裂缝，还有在施工期间形成的裂缝和使用期间形成的裂缝。

1.1 设计不当引起的裂缝

1)地震、台风作用等;

2)结构物的沉降差异;

3)次应力的作用;

4)对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。

在设计时，未考虑有些荷载的作用，导致结构荷载少算或漏算;注重构件承载力而忽略结构的约束性能，结构刚性过大，在收缩变形下产生较大的内部应力，而在结构配筋方面相对偏弱，反而不利于抗裂［2］;构件断面尺寸不足、钢筋用量不足或配置位置不当;内力与配筋计算错误、结构设计时没考虑施工不当造成的裂缝等等都可能引起混凝土构件裂缝。

1.2 施工期间的裂缝

1.2.1 温度裂缝

混凝土在浇筑时，由于水泥的水化在短时间内会在混凝土内部产生大量的水化热，但这部分热量在短时间内不能散发出去，而混凝土表面的温度则会降低，这样混凝土表面和内部就会产生较大的温差，因此混凝土会由于内外部温度差而在混凝土构件表面产生拉应力，若该拉应力大于混凝土极限抗拉强度时，就会在混凝土的表面产生裂缝。在大体积混凝土浇筑中尤为突出。而且混凝土体积越大(厚)，内部热量越大，体积表面与内部的温差越大，裂缝越宽［3］。

1.2.2 塑性裂缝

新拌混凝土在激烈的水化过程中，出现泌水，骨料在重力作用下下沉，若受到钢筋或者模板阻挡，便会形成塑性裂缝。

1.2.3 收缩裂缝

混凝土内的水分，一少部分水提供水泥水化，其余大部分水分，在混凝土结硬过程中，受外界温、湿度的作用(阳光照射、风吹)，从混凝土内部向外部迁移，并在表面迅速蒸发，造成失水凝缩。但混凝土表层水分损失快，内部损失慢，造成混凝土表面的收缩和内部的不均匀收缩，导致混凝土表面产生拉应力，当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度，便产生收缩裂缝。

1.2.4 早期冻融

由于冬季温度过低，混凝土中的水分会结冰，体积膨胀，在气温升高后，再融化，这样形成冻融，也会在混凝土表面产生裂缝。

1.2.5 施工质量造成的裂缝

如施工中钢筋被踩踏或移位、施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂;为了加快工期，过早的拆卸模板、预应力张拉错误、混凝土养护不合理等等而形成裂缝。

1.3 使用期间产生的裂缝

1.3.1 钢筋锈蚀导致的裂缝

当结构处在不利环境下，且混凝土密实度较差或保护层厚度较薄时，混凝土内钢筋就容易锈蚀，体积膨胀进而导致混凝土保护层开裂，甚至剥落，而混凝土保护层的开裂剥落又会加剧钢筋的锈蚀，这对结构的耐久性和使用性能都有较大的影响。

1.3.2 温度变化引起的裂缝

结构在使用过程中，外界环境温度变化导致结构构件热胀冷缩，由此引起的整体结构构件之间的不均匀变化，在结构构件内部，尤其是外围护构件内产生内部应力，导致构件产生裂缝。

1.3.3 地基的不均匀沉降

当地基土的地耐力相差较大、建筑物相邻两部分有高差或者荷载相差较大、结构形式不同等各种因素，地基会产生不均匀沉降，从而使构件内部产生内部应力，致使构件产生裂缝。

2 防治措施

1)在结构构件设计时，按相关规范对裂缝宽度进行控制验算，保证计算值不超过对应的限值;采用施加预应力来提高混凝土的抗裂性能。

2)设计时注意结构设计与构造措施相结合。采取如设置伸缩缝、后浇带、加配构造钢筋或者在同样配筋率的情况下采用钢筋截面小、间距密的布筋方式、层间橡胶支座使构件变柔等等构造措施，防止裂缝的出现。

3)合理选材。水泥水化热产生的热量与水泥用量有关，水泥越多，产生的热量越多，因此尽量降低水泥用量、选用水化热较低、强度较高、收缩量较小的水泥;防止因构件表面与内部温度差引起的裂缝。其次，采用高性能混凝土，骨料级配要合理，提高混凝土密实度。另外混凝土水灰比越大，多余水分越多，收缩越大，所以要严格控制混凝土水灰比，减少收缩裂缝。

4)降低温差，减小温度应力。采用混凝土低温入模，对浇筑混凝土的原料降温处理，降低在浇筑时内部产生的热量，如:预冷骨料和夏季在水箱内加冰块，降低水温;粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温;细骨料遮阳防晒;对混凝土外部进行保温保湿措施，减缓表面温度的快速变化，从而减小混凝土表面与内部的温度差，如在混凝土外表面进行覆盖，对其进行保温，同时可以保湿，避免表面水分因风或者高温而蒸发过快形成裂缝。

5)掌握混凝土的浇灌振捣技术及振捣时间，并加强混凝土养护。混凝土浇捣前，先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度［4］。在混凝土浇筑后，要对混凝土合理养护。不同施工季节应选择不同的混凝土养护方法。夏季采用降温法进行养护;冬季施工时，采用一定的保温措施，提高混凝土的表面温度。

6)掺用膨胀剂，补偿混凝土收缩。在混凝土拌和物中掺入一定量的膨胀剂，拌和后生成膨胀性结晶水化物，使混凝土产生微量膨胀，补偿混凝土收缩，提高混凝土抗裂防渗能力。

7)防治钢筋锈蚀，防止混凝土表面裂缝。可以采取钢筋涂层，混凝土外加钢筋阻锈剂、硅灰及其他外加剂、混凝土表面封闭、涂层法、电化学方法或提高混凝土保护层的密实度及保护层厚度等措施对钢筋进行防锈蚀处理，防止由钢筋锈蚀引起混凝土表面裂缝。

8)严格规范施工，加强施工管理。提高施工工人素质，确保施工质量，加强监管力度，尽量克服人为因素如混凝土养护、过早拆模、过早踩踏等造成的混凝土裂缝。

9)提高地基承载力，防止不均匀沉降引起的裂缝。一方面确保地基有足够的承载能力，并且尽量选择整体性好的结构类型和基础形式。另一方面，当地基土的地耐力相差较大、建筑物相邻两部分有高差或者荷载相差较大、结构形式不同时可以设置沉降缝。