钢筋混凝土结构及梁、板裂缝的分析鉴定和处理

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摘 要：在实际工程中，钢筋混凝土结构裂缝经常可见。裂缝的存在一方面影响了结构的美观和正常使用；另一方面削弱了结构的刚度和整体性，导致工程事故的发生。因此，如何分析、鉴定、控制裂缝的产生和发展，并有效地进行裂缝处理，对保证结构的整体性和正常使用具有重要意义。

关键词：混凝土；裂缝；鉴定和处理

钢筋混凝土屋面梁、板产生裂缝的原因很多，如荷载的作用、温度的变化、混凝土的收缩、基础的不均匀沉降以及钢筋的锈蚀等。而很多裂缝往往是几种因素影响的结果，其中温度和收缩对梁、板裂缝起着相当重要的作用。

1 荷载裂缝

钢筋混凝土结构构件在动力和静力荷载作用下因变形而产生的裂缝，称为荷载裂缝。这种裂缝多出现在构件的受拉区、剪拉区或有严重振动的部位。

对普通钢筋混凝土构件，当受拉区混凝土拉应力σ1和剪拉区最大主拉应力σtp达到或超过式（1）的限值时，混凝土即开裂。

σ1≤y・ftk

σtp≤0.95・ftk（1）

式中：ftk――混凝土抗拉强度标准值；

y――受拉区混凝土塑性影响系数。

2 塑性裂缝

2.1 塑性沉降裂缝

新浇混凝土经压实后，由于重力作用，重的固体颗粒下沉，水向上浮，即所谓的“泌水”。当固体颗粒彼此支撑不再下沉，或水泥结硬阻碍了它的下沉，泌水即停止。由于顶部钢筋的存在，钢筋两侧混凝土的下沉将形成沿钢筋的纵向裂缝。这种裂缝的深度一般到钢筋的顶面，裂缝通常在浇筑后4h左右形成，开始很不明显，24h左右即可观察到。

2.2 塑性收缩裂缝

由于浇筑后的混凝土受风吹日晒的影响，使新浇混凝土表面水分蒸发过快，表面混凝土的收缩受到底层混凝土的约束，使正在硬化的混凝土产生拉应力，从而导致混凝土出现表面裂缝，裂缝为无规则形状。塑性收缩裂缝的表面宽度有的可达到1～2mm。这种裂缝在自由支承板的四角处很少出现，如果板的边缘受到约束（如梁、砖墙等），则将出现与板边呈45°的一系列平行裂缝。

2.3 收缩裂缝

收缩是混凝土不受力的情况下因体积变化引起的变形。当混凝土不能自由收缩时，收缩的结果会在混凝土内引起拉应力而产生裂缝。混凝土的收缩主要由两种情况引起：一种是干燥失水引起的，如水泥水化凝固硬化、颗粒沉陷析水和干燥蒸发等；另一种是碳化作用引起的。混凝土收缩能持续多年，但头一年收缩最大。

收缩裂缝发生在混凝土面层上，裂缝浅而细，宽度多在0.05～0.2mm之间。对于梁、板构件，多沿短方面，均匀地分布于相邻的两根钢筋之间，并与钢箍平行；对于高度较大的钢筋梁，由于腰筋得过稀，在腰部产生竖向裂缝，且多集中在构件中部，中间宽两头窄，至梁的上缘及下缘附近逐渐消失，梁底一般没有裂缝。这是因为梁上、下缘附近配有较多的纵向钢筋，承受拉力，混凝土不开裂；而中部纵筋过稀，不足以抵抗这种拉力而出现裂缝。

2.4 温度裂缝

钢筋混凝土屋面随着温度变化会产生胀缩变形，这种变形即为温度变形。若这种变形受到约束，必将在梁、板内产生内应力。当由此产生的混凝土内的拉应力超过混凝土抗拉强度时，梁、板混凝土便产生裂缝。裂缝发生在板上时多为贯穿裂缝；发生在梁上时多为表面裂缝，且随温度变化裂缝宽度变化较为明显。

对现浇屋盖、屋面梁出现温度裂缝时间普遍在夏季。特别是南方的气候，例如湛江本地的夏天，屋面受太阳辐射影响，表面温度一般可达60～70℃，屋面板的温度较梁顶面高得多，板的变形较梁大，形成了相对变形差，给屋面梁沿轴线方向产生了很大的拉应力，它随着温差的增加而加大，当此应力超过混凝土的极限抗拉强度时，屋面梁就会开裂；屋面现浇板温度裂缝多出现在冬季，这是因为板内温度较梁内低，板收缩大于梁收缩，必然在板内产生拉应力，导致板开裂。

预制装配式整体屋盖结构产生温度裂缝的主要原因在于季节性温差的影响，此类梁温度裂缝一般出现在冬季。低温作用下，混凝土梁收缩，这种收缩变形由于受到柱和墙的约束，从而在梁内产生拉应力，由此产生的裂缝多为环状裂缝。

2.5 基础不均匀沉降裂缝

由于地基不均匀沉降产生的梁、板裂缝多属贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关，一般表现为垂直或呈30～40°角方向发展。

2.6 钢筋锈蚀裂缝

在钢筋混凝土结构内，钢筋受到周围混凝土的保护，一般并不腐蚀。但当保护层混凝土碳化或不密实、保护层不足时，钢筋在一定条件下将锈蚀。钢筋锈蚀体积膨胀约2.2倍，致使周围混凝土产生拉应力。当锈蚀量达到一定程度后，混凝土中的拉应力达到混凝土的抗拉强度，混凝土即开裂。

3 鉴定和处理

对已出现裂缝的屋面梁、板，应采取措施控制裂缝发展或对裂缝进行处理。处理前应先分析裂缝的原因、裂缝开展是否稳定，以便采到正确的处理方法。

3.1 裂缝鉴定

钢筋混凝土构件裂缝可靠性鉴定可按如下几方面进行：

3.1.1 判别是结构性裂缝还是非结构性裂缝

结构性裂缝多由于承载力不够引起的，是结构破坏开始的特征或强度不足征兆，是比较危险的，须进一步对裂缝进行分析；非结构性裂缝往往是自身应力形成的，对结构承载力影响不大，可根据结构耐久性和使用的方面要求，采取修补措施即可。

3.1.2 判断结构性裂缝的受力性质

结构性裂缝，根据受力性质和破坏形式分为脆性破坏和塑性破坏。脆性破坏的特征是事先没有明显的预兆而突然发生，一旦出现裂缝，对结构承载力影响很大，属于这类性质的梁、板裂缝有压区裂缝、斜截面裂缝、冲切裂缝，脆性破坏是危险的，应采取必要的加固措施和其他的安全措施；塑性破坏的特征是事先有明显的变形和裂缝征兆，人们可以及时采取措施予以补救，危险性稍小，属于这类破坏的受力裂缝有梁、板正截面裂缝。

3.1.3 判断裂缝是发展的还是停止的

钢筋混凝土结构在各种荷载作用下，由于其抗拉强度低，裂缝一般是不可避免的。只要裂缝是稳定的，其宽度不大，则无多大危险。但若裂缝随时间不断扩展，说明钢筋应力接近或达到流限，对承载力有严重的影响，危险性较大，应及时采取措施。

3.2 裂缝处理

裂缝修补大致有三种：表面处理法；填充密度法；压力灌浆法。表面处理法是对混凝土构件上较细（小于0.2mm）及较浅的裂缝，用环氧树脂或砂浆进行表面涂刷；填充密实法用于修补中等宽度的混凝土裂缝，将裂缝表面凿成凹槽，然后填以填充料进行填充修补；压力灌浆法又称注入法，它不仅修补裂缝表面，而且能注入到混凝土内部，对裂缝进行粘合、封闭和补强。灌浆材料有水泥或水灰灌浆、化学灌浆、沥青灌浆等。

裂缝补强加固的目的在于提高结构或构件的承载力、刚度、稳定性和耐久性。混凝土结构加固方法有加大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘贴钢板加固法、喷射混凝土加固法等。

4 结束语

通过对屋盖梁裂缝的检查与分析，应用有关的标准和规范，可得出如下的结论和建议：

（1）屋盖梁裂缝是由荷载、温度和收缩综合作用所致。次梁的配筋率低、截面尺寸小，现浇屋面板对它的约束作用大，是它的裂缝产生的特殊附加因素。

（2）鉴于部分裂缝宽度已超过规范允许值，以及后期使用过程中可能有的振动作用。

建议：主梁不需进行加固，只需在耐久性及建筑装修方面进行处理，采用环境氧脂封闭处理；对于次梁，宽度小于0.3mm的裂缝用环氧脂封闭，宽度大于0.3mm的裂缝采用粘钢加固。