关于钢筋混凝土结构的裂缝及防治

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【摘要】本文简述混凝土裂缝的类型、特点以及其成因，进而浅谈了混凝土结构裂缝的预防措施、治理原则和治理方法。

【关键词】裂缝 预防 治理

引语：钢筋混凝土结构物一般均有裂缝。混凝土裂缝的种类较多，原因很复杂，预防和治理也各有特点。

随着我国深化改革的发展，全国各地在近年来都高楼林立，而且大部分都是框架钢筋混凝土结构或者是框剪钢筋混凝土结构，这两种结构比较普及。但是，这些结构往往会出现一些裂缝，有些裂缝会影响到结构的安全，下面笔者凭着长期的施工经验对这些裂缝进行分析及应怎样处理、预防提出自己的见解。

一、混凝土裂缝的类别、原因及有害裂缝的鉴别

1.混凝土裂缝的分类及特征

3.有害裂缝的鉴别

鉴别钢筋混凝土结构的裂缝是否有害或危险性的大小，主要决定于建筑物的用途、性质、所处环境条件、裂缝所处部位、裂缝大小等。

一般认为，凡引起下列后果的裂缝是有害裂缝：

（1）损害建筑物的功能，如水池、水塔因渗漏水而影响使用。

（2）引起其它因素的破坏，如钢筋锈蚀或水泥石溶出蚀。

（3）降低结构刚度或影响建筑物的整体性。

（4）损害结构表面功能，如美观等。

在钢筋混凝土建筑物中，还常常根据能否引起钢筋锈蚀来区分有害裂缝和无害裂缝。一般认为裂缝宽度如果超过现行设计规范规定的限制值，就容易引起钢筋锈蚀，在这种环境条件下裂缝是有害裂缝。

对抗裂性有严格要求的建筑物（如某些化工车间等），任何可见裂缝都是有害裂缝。

二、治理钢筋混凝土结构裂缝的原则

治理钢筋混凝土结构裂缝应遵循下列原则：

1.必须充分了解设计意图和技术要求，严格遵守设计和施工规范的有关规定。

2.应认真分析裂缝产生的原因和性质，根据不同受力情况和使用要求，分别采取不同的治理方法。

3. 裂缝处理后应能保证结构原有的承载能力、整体性及防水，抗渗性能。处理时要考虑温度、收缩应力较长时间的影响，以免处理后再出现新的裂缝。

4.各种简支梁板预制构件、静定结构体系、单层排架等，凡接近试验室荷载试验条件的，主要由荷载引起的裂缝，可按规范从钢筋容许应力角度控制裂缝容许宽度。

5.各种超静定结构体系（框架、空间结构、箱形结构、其它组合结构等），主要由荷载引起的裂缝，可视其部位及危害程度控制最大裂缝容许度。

6.各种结构物主要由变形引起的裂缝，可根据防水、防渗、防气、防辐射、美观及使用要加以控制，按裂缝封闭的方法处理。

7.施工期间出现了严重的变形裂缝时，允许修补后满足使用要求。

8.防止进一步人为地损伤结构和构件，尽量避免大动大补，并尽可能保持原结构的外观。

9.进行有关材料、设计、施工的研究，提高控制裂缝的技术水平。

10.处理方法应从实际出发，在安全可靠的基础上，要考虑技术上的可能性，力求施工简单易行，以符合经济合理的原则。

三、治理钢筋混凝土结构裂缝的方法

钢筋混凝土结构或构件出现裂缝，有的会破坏结构整体性，降低构件刚度，影响结构承载力；有的虽对承载能力无多大影响，但会引起钢筋锈蚀，降低耐久性，或发生渗漏，影响使用。因此，应根据裂缝性质、大小、结构受力情况和使用情况，区别对待，及时治理。工程非常采用的裂缝治理方法有以下几种：

1、表面修补法：适用于承载能力没有影响的表面裂缝及深进的裂缝的处理，亦适用于大面积裂缝防渗、防漏的处理。

（1）表面涂抹水泥砂浆。将裂缝附近的混凝土表面凿毛，或沿深进裂缝凿成深15～20mm、宽150～200mm的凹槽，扫除并洒水湿润，先刷水泥净浆一层，然后用：（1―2）的水泥砂浆分2―3层涂抹，总厚度控制在10―20mm左右，并用铁抹压密抹光。防水要求时，应用水泥净浆（厚度2mm）及1：2.5的水泥砂浆（厚度4―5mm）交替抹压4―5层刚性防水层，涂抹3―4小时后进行复盖，洒水养护。在水泥砂浆中掺入为水泥重量1―3%的氯化铁防水剂，可起到促凝和提高防水性能的效果。为了使砂浆与混凝土表面结合良好，抹光后的砂浆面应复盖塑料薄膜，并用支撑模板顶紧加压。

（2）表面涂抹环氧吹净，或用钢丝刷、砂纸、毛刷清除干净并洗净，油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍，如表面潮湿，应用喷灯烤干燥、预热，以保证环氧胶泥与混凝土粘结良好，若基层难以干燥，则用环氧煤焦油胶泥（涂料）涂抹。涂抹时，用毛刷或刮板均匀蘸取胶泥，并涂刮在裂缝表面。

（3）采用环氧粘贴玻璃布使用前应在碱水中煮30―60分钟，然后用清水漂净并晾干，以除去油腊，保证粘结。一般贴1―2层玻璃布。第二层玻璃布的周边应比下面一层宽10―12mm，以便压边。

（4）表面涂刷油漆、沥青。涂刷前，混凝土表面应干燥。

（5）表面凿槽嵌补。沿混凝土裂缝开凿一V或U型深槽，槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等，表面作砂浆保护层。

2.内部修补法：内部修补法是用压浆泵将胶结料压入裂缝中，由于其凝结、硬化而起到补缝作用，以恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响，或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用的灌浆材料有水泥和化学材料，可按裂缝的性质、宽度、施工条件待具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝，可采用水泥灌浆；对宽度小于0.5mm的裂缝，或较大的温度收缩裂缝，宜采用化学灌浆。

（1）水泥灌浆。一般于大体积混凝土结构的修补，主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。

（2）化学灌浆。化学灌浆能控制凝结时间，有较高粘结强度和一定的弹性恢复结构整体性效果好，挞用于各种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。

（3）结构加固。钢筋混凝主结构的加固，应在结构评定的基础上进行，加固的目的有结构强度加固、稳定性加固、刚度加固、抗裂性能加固四种。这四种加固之间既有联系又有区别，最大量遇到的是结构强度加固（即结构补强）。

结构加固可分为不改变结构受力图形和改变结构受力图形的两种方法，亦可分为非预应力加固和预应力加固两类。

对结构或构件存在的强度（拉、压、扭、疲劳）、刚度（挠曲）、裂缝（由受力、温度、沉降、安装引起的）、稳定（由倾斜、偏歪、细长比过小，支撑或支承不妥引起的）、沉降（由不均匀荷重或不均匀地基、淤泥层、大孔土地基、回填土等引起的）、使用（净空尺寸不够、吊车卡轨、振动、钢筋锈蚀、结构腐蚀等）等方面的问题，要区分局部性还是全局性的，关键部位还是次要部位的在分析问题产生的主要原因后，分别根据处理的原则和界限，有针对性地采用适当加固方法。结构加固具体作法归纳起来有“补、拉、撑、包、托、卸、降、换”八种类型，应视工程具体情况和条件经综合分析后选用。

四、各类裂缝的预防和治理

（一）混凝土硬化过程中的早期沉缩裂缝

1.特点

混凝土因流动性不足，在硬化前没有沉实能力或沉实能力不足而产生的裂缝，称为早期沉缩裂缝。也即混凝土浇灌后往往因水泥品种或其它原因有泌水现象，所以比重大的材料将下沉，但由于钢筋所阻，使材料下沉不均匀，致使被阻部位的构件表面出现裂缝。

混凝土的沉缩裂缝是与混凝土的沉缩量及流动性有直接关系的。

2.预防措施

要避免混凝土硬化过程中的早期沉缩裂缝必须注意以下几点：

（1）严格控制水灰比，宁可取值小一些。

（2）振捣要密实，振捣时以5～15秒/次为宜。

（3）凝固时间不易过快。

（4）混凝土下料不宜过快。

（5）注意高温季节给硬化带来的影响，采取适当措施缓凝。

（6）施工中避免遭遇大风袭击，引起剧烈水分蒸发，形成上部和下部硬化不均匀和差异做收缩。（据有关资料：一般情况下，当风速为16mm/s时，蒸发速度为无风时的4倍）。

（7）掺入减水剂和适量粉煤灰，以减少沉缩量，促进工作性和流动性。

（8）在混凝土浇筑1～2小时后，对混凝土进行二次振捣，表面拍打、振密。

（9）避免混凝土搅拌时间太长。

3.治理方法

治理混凝土早期沉缩裂缝方法是：一般在表面抹一层薄砂浆（因这种裂缝对结构强度影响不大，但会使钢筋锈蚀，且有损美观）。对于预制钢筋混凝土构件，可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。

（二）混凝土的塑性裂缝

1.特点

混凝土塑性裂缝一般出现在结构表面，形状很不规则，而且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多数在混凝土浇筑初期（一般在浇筑后4小时左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高（40℃以上）而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，也就是初期干燥裂缝，严格上讲属于干缩裂缝，出现很普遍。

2.原因

产生这种裂缝的原因是：混凝土浇筑后，表面无覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生剧裂的体积收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂，或使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，使用过量的粉砂；或混凝土水灰比过大，模板过于干燥。

3.预防混凝土塑性裂缝的措施是：

（1）配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率，同时要捣固密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。

（2）浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿透。

（3）混凝土浇筑后，对表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。

（4）在气温高、温度低或风速大的气候下施工时，浇灌混凝土后应及早进行喷水养护，使其保持湿润。

（5）混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖草袋、塑料薄膜等方法。当表面发现微细裂时，应及时抹压一次，再覆盖养护。

（6）设置挡风设施。

4、当理方法

混凝土塑性裂缝虽非大的缺陷，或还未构成症害，但在容易遭受冻融的部位，将会成为混凝土破坏的间接原因。故这种裂缝是要治理的，其治理方法同早期沉缩裂缝的治理。

（三）混凝土的干缩裂缝

1、特点

混凝土干缩裂缝为表面性裂缝，其宽度较小，大多数为0.05―0.20mm，其走向纵横交错，没有规律性。在较薄的梁板类构件中（或在桁架杆件中，）这类裂缝多半沿短方向分布。在整体性结构中，这类裂缝多未发生在结构变载面处，平面裂缝多半延伸到变截面部位或块体边缘。在大体积混凝土平面部位，这种裂缝较为多见，但侧面也常出现。总之，一般说来，这种裂缝在混凝土露天养护完毕，经一段时间后，出现于混凝土表层或侧面，并随温度和湿度变化而逐渐发展。

混凝土分为湿度收缩（即干缩）和自收缩。湿度收缩是混凝土中多余水分蒸发，随湿度降低、体积减小而产生的收缩，其收缩量占整个收缩量的绝在碚分。自收缩为水泥水化作用引起的体积收缩，收缩量只有前者的1/5―1/10，一般可包括在湿度收缩内一起考虑。

2、原因

产生干缩裂缝的具体原因有：

（1）混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩亦小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开理解；或者构件水分蒸发，产生的体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。

（2）采用含泥量大的粉砂配置混凝土。

（3）混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层。

3.预防措施

混凝土干缩裂缝的预防措施是：

（1）混凝土的水泥用量、水灰比、砂率不能过大；应严格控制砂石含量，避免使用过量粉砂；混凝土应振捣密实，并应注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前，进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减速小收缩量。

（2）加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。

4.治理方法

混凝土干缩裂缝的治理方法，与塑性裂缝治理方法相同。

（四）混凝土的温度裂缝

1.特点

混凝土温度裂缝特点是：

（1）混凝土表面裂缝表面的走向无一定规律性。

（2）梁板式结构或长度较大的结构，裂缝多半是平行于短边。

（3）大面积结构，裂缝常纵横交错。

（4）深进的和贯穿的温度裂缝，一般与短边平行或接近于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。

（5）裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下，且沿结构全长没有多大变化。

（6）温度裂缝多半发生在施工期间，裂缝宽度受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较细。

（7）大多数温度裂缝沿结构截面高度呈上宽下窄状，但个别亦有下宽上窄情况。

2.原因

混凝土裂缝土产生的具体原因是：

（1）表面温度裂缝大多数是由于温差大引起的。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间水泥释放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部的温度相差很大。当降温产生不均匀温差，（如施工注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早去掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面温度急剧变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部温凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝称为内约束裂缝）。

（2）深进的和贯穿的温度裂缝大多数是由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇筑在坚硬地基（特别是岩石地基）或厚大的混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇筑时气温很高，加上水泥水化热的温升很大（当混凝土中水泥用量过大或用高标号水泥拌制时）则会使混凝土的温度很高。当混凝土冷却收缩时，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其它外部结构约束，将会在混凝土内部出现很大的拉应力，产生降混收缩裂缝（又称外约束裂缝）。

3.预防措施

预防混凝土温度裂缝的产生，可从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能、减少约束条件等方面着手，一般措施有：

（1）尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配置混凝土，或在混凝土中掺适量粉煤灰，或利用混凝土的后期强度（龄其90～180天），降低水泥用量，以减少水化热。

（2）选用级配良好的骨料，并严格控制砂、石子的含量，降低水灰比（至0.6以下），加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度。

（3）在混凝土中掺缓凝剂，减慢浇筑速度，以利于散热。

（4）避开炎热天气浇筑大体积混凝土。必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑温度。

（5）分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30cm，以加快热量散发，并使温度分布较均匀，同时也便于振捣密实。

（6）大体积混凝土内适当预留一些孔道，采取通冷水或冷气降温。

（7）大型设备基础采取分块分层间隔浇筑（间隔时间5～7天），分块厚度为1.0～1.5mm，以利于水化热散发和减少约束作用。

（8）浇筑混凝土后，表面应及时用草帘或草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。深坑基础可采取灌水养护（或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护）。夏季应适当之间。

（9）在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石地基或混凝土垫层上浇沥青胶并撒铺5mm厚的砂子，或铺二层沥青油毡纸，以消除或减少约束作用。

4.治理方法

一般应采用涂两遍环氧胶泥或贴环氧玻璃布，以及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理。对于有防水、防渗要求的结构，缝宽大于0.1mm的深进或贯穿性裂缝，可据裂缝可灌程度，采用灌水泥浆和化学浆液（环氧、甲凝或丙凝浆液）方法进行裂缝修补，或者灌浆和表面封闭同时采用。对于缝宽小于0.1mm的裂缝，由于后期水泥生成氢氧化钙、硫铝酸钙等物质，能使裂缝自行愈合，可只进行表面处理。

（五）钢筋混凝土结构的施工裂缝

1.施工裂缝的出现

钢筋混凝土结构在下列情况下常会出现施工裂缝；

（1）采用木模浇制的钢筋混凝土结构或构件，在浇筑混凝土前模板未浇水湿透，或隔离剂失效，模板与混凝土粘结。当模板大量吸水发生膨胀时，常沿通长（有时在边部）将柱角、梁角拉裂。

（2）构件起模时，由于模板隔离剂失效，混凝土与模板粘连，如果吊钩位置不当，起模时构件受力不均匀或受扭，则会出现纵向或斜向裂缝。

（3）构件运输、堆放时，支承垫木不在一条直线上，或悬挑过长，运输时构件受到剧烈颠簸、冲击；吊装时吊点位置不正确，或桁架等侧向风度较差的构件，侧向未采取临时加固措施，都可能使构件产生裂缝。

2.预防措施：

钢筋混凝土结构施工裂缝的预防措施是：

（1）在浇筑混凝土前，应将木模浇水湿透，或蒸汽蒸1～2小时。

（2）混凝土构件堆放，应按其受力特点设置垫块。重叠堆放时，垫块应在一条竖直线上。同时，板、柱等构件应作好标记，避免反放。

（3）吊装屋架、柱等大型构件应按规定设置吊点。对于屋架等侧向刚度差的构件，吊装时可用脚手杆横向加固，并设置牵引绳，防止吊装过程中晃动、碰撞。

钢筋混凝土结构施工裂缝的治理方法是：

（1）纵向裂缝（对结构承载力的影响较横向裂缝为小）一般可采用水泥浆或环氧胶泥进行修补。

（2）裂缝较宽时，应先沿缝凿成八字形凹槽，然后用水泥砂浆或环氧胶泥嵌补。

（3）构件边角纵向裂缝处的松散混凝土应剔除，然后用水泥砂浆或细石混凝土修补。

（4）由运输、堆放、吊装等原因引起的较细的表面横向裂缝，可先将裂缝处清洗干净，待干燥后用环氧胶泥进行表面涂刷，或粘贴环氧玻璃布封闭。

（5）裂缝较深时，可根据受力情况，采用灌注环氧或甲凝浆液，包钢丝网水泥或钢板套箍等方法处理。

（6）裂缝贯穿整个截面的构件应报废处理，禁止在工程上使用。

五、钢筋混凝土结构中贯穿性裂缝的治理

具有对整体性、承载能力有较大影响的贯穿性裂缝的钢筋混凝土结构，常用的加固方法有：

1、加设钢筋混凝土围套。

2、加设钢套箍。

3、设置预应力拉杆。

六、结束语

钢筋混凝土结构裂缝的形成从大体上说是有规律可循的，但在具体的施工实践中由于现实条件的制约和钢筋混凝土结构裂缝成因的复杂性而导致钢筋混凝土结构的裂缝现实存在的常见性。对于它我们要针对具体工程项目的实际情况制定出实际可行的操作性强的预防措施以减少其发生或不发生，对于已出现的裂缝要根据设计文件、施工质量规范和相关的标准等技术要求给以妥善处理，使建筑物施工质量达到其设计要求及达到应有的使用效果。

参考文献：

1.GB50204─2002 混凝土结构工程施工质量验收规范

2.罗 福 午 建筑工程质量缺陷事故分析及处理 武汉工业出版社