(新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院 新疆 烏魯木齊 830047)

鋼筋混凝土裂縫成因及其防治措施

姜思凡羅文功

(新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院新疆烏魯木齊830047)

在現(xiàn)代工程建設(shè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用。但混凝土裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性等有重大影響，本文對鋼筋混凝土裂縫進(jìn)行了分類，講述了混凝土裂縫對構(gòu)件造成的危害，總結(jié)了造成鋼筋混凝土裂縫出現(xiàn)的原因，并提出了一些處理防治措施。

鋼筋混凝土；裂縫；成因；防治措施

引言

鋼筋混凝土作為當(dāng)今社會一種較為普遍的結(jié)構(gòu)材料，已經(jīng)被大家所熟知，由于其結(jié)構(gòu)承載力較大并且價(jià)格較其他材料價(jià)格較為低廉，而被廣泛用于房屋建筑，橋梁堤壩等工程中。然而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的一種較為普遍的缺陷，也是施工和科研人員面臨的一個(gè)較為棘手的問題。它不僅影響著結(jié)構(gòu)的外觀，更是影響著混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。許多混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是從裂縫開始的，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，耐久性以及適用性，就必須了解裂縫產(chǎn)生的成因以及必要的防治措施。

一、鋼筋混凝土裂縫分類

(一)按尺寸分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫指我們?nèi)庋劭床坏郊?xì)而短的裂縫[1]。它是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中固有的裂縫，尺寸相對較小，通常情況下不會超過0.05mm。一般產(chǎn)生于鋼筋混凝土凝結(jié)硬化過程中，對鋼筋混凝土的徐變、強(qiáng)度、剛度、彈塑性以及化學(xué)反應(yīng)等有著較大的影響。其主要可以分為三種類型：① 砂漿裂縫：水泥砂漿內(nèi)部的裂縫，通常存在于骨料和骨料間。②粘結(jié)裂縫：水泥砂漿和骨料粘結(jié)面上的裂縫，一般圍繞著骨料出現(xiàn)。③ 骨料裂縫：所用骨料本身所擁有的裂縫。

大于或等于0.05mm的裂縫均可以稱作是宏觀裂縫，它是由微觀裂縫拓展而來。

(二)按強(qiáng)度分為有害裂縫和無害裂縫。并不是所有的裂縫都是有害的[2]。通常而言，鋼筋混凝土裂縫出現(xiàn)后，通過一定的修補(bǔ)措施，都不至于造成較大的損失。無害裂縫是指對結(jié)構(gòu)的承載力以及耐久性都不會產(chǎn)生影響的位于表面的裂縫。世界各地對于混凝土裂縫寬度都有一個(gè)允許限值，例如在干燥環(huán)境條件下，我國的裂縫允許限值是0.2～0.3mm[3]，而且有些裂縫是可以自動愈合的，其機(jī)理是硬化水泥砂漿中的氫氧化鈣和周圍空氣和水分中的二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，生成的碳酸鈣以及氫氧化鈣結(jié)晶聚集在裂縫中，與水泥砂漿，骨料發(fā)生粘結(jié)作用，進(jìn)而使裂縫得到密封，通常情況下，認(rèn)為寬度小于0.15～0.2mm的裂縫是可以自動愈合的，有害裂縫是指那些寬度較大，深度較深的裂縫，它對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力以及耐久性具有較大的影響。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的危害

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是多種材料復(fù)合而成，由于條件的多樣性以及材料變形的不統(tǒng)一性，不可避免的產(chǎn)生裂縫。微觀裂縫造成的危害程度是可以被控制的，其標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)使用條件決定的。

這種微小的裂縫，如果不擴(kuò)展或者是在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展，這種裂縫是不會對建筑結(jié)構(gòu)造成危害的。就鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，由于有充分的鋼筋存在，出現(xiàn)細(xì)微裂縫，并不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)迅速破壞，而是限制了裂縫的寬度。在實(shí)際工程中，由于荷載作用，混凝土的干縮以及溫差的變化，會致使這種細(xì)微裂縫不斷擴(kuò)展，進(jìn)而產(chǎn)生更大的裂縫，從而對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成極大的危害[4]。首先最重要的就是會影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力，以及使用壽命；其次是造成內(nèi)部鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土膨脹，進(jìn)而使外部保護(hù)層逐漸剝落。

三、鋼筋混凝土裂縫成因

要想恰當(dāng)?shù)奶幚砗娩摻罨炷脸霈F(xiàn)的裂縫問題，就要明白造成鋼筋混凝土出現(xiàn)這種裂縫的原因。這樣才能對癥下藥，保證裂縫不會進(jìn)一步擴(kuò)展，合理的控制裂縫，避免裂縫造成更進(jìn)一步的危害。

(一)塑性收縮和沉降引起的裂縫。塑性收縮發(fā)生在新攪拌的混凝土在凝結(jié)硬化的過程中，當(dāng)天氣較為干熱或者是大風(fēng)天氣，混凝土表面的水分蒸發(fā)的過快，內(nèi)部水分不斷外沁，但卻趕不上蒸發(fā)量，形成塑性收縮。其特點(diǎn)是中間寬而兩邊較細(xì)，常常發(fā)生在板殼及大板塊表面。溫度、風(fēng)速大小、水灰比以及相對濕度都會影響塑性收縮，尤其是相對濕度的影響。

在新攪拌的混凝土中，骨料的摻雜在一定密度的水泥砂漿中，但由于骨料密度大于水泥砂漿，所以骨料會出現(xiàn)下沉的趨勢。同時(shí)，水泥砂漿中水泥顆粒的密度大于水分，所以多余的水分會上移，即發(fā)生“沉降”和“沁水”現(xiàn)象。當(dāng)骨料下沉到水平的鋼筋上和螺栓等埋設(shè)構(gòu)件時(shí)，亦或受到側(cè)面模板的阻力時(shí)，會和周圍混凝土形成沉降差，在這些混凝土上表面形成塑性沉降，造成沉降裂縫。

(二)堿骨料反應(yīng)引起的裂縫 。堿骨料反應(yīng)是指混凝土空隙中的堿性溶液和堿性骨料之間的反應(yīng)。水泥中的堿含量較高，當(dāng)與混凝土中堿骨料發(fā)生反應(yīng)，生成物遇水會發(fā)生膨脹，體積增大。但由于體積變化的差異性，會破壞鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響水泥與骨料間的膠結(jié)。

(三)水化熱引起的裂縫。對于大體積鋼筋混凝土，內(nèi)部的溫度變化對裂縫的產(chǎn)生有著密切的影響[5]。在鋼筋混凝土的硬化過程中，會發(fā)生水化反應(yīng)。對于硅酸鹽水泥，水化過程為：

硅酸鹽水泥+水→水化硅酸鈣+氫氧化鈣+水化熱(500kJ/kg)[6]

四、鋼筋混凝土裂縫的防治措施

當(dāng)明白這些造成混凝土裂縫的原因時(shí)，設(shè)計(jì)、施工中，才能有針對性的避免這些裂縫的產(chǎn)生，以及對產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

(一)避免塑性收縮和沉降裂縫的措施。首先我們可以設(shè)置遮陰棚以及擋風(fēng)屏障，避免陽光直射和降低風(fēng)速，視當(dāng)時(shí)的節(jié)氣和環(huán)境而定。要控制好水泥和水的用量，在滿足要求的情況下，降低坍落度。在混凝土入模前，應(yīng)保持模板濕潤，入模時(shí)，應(yīng)盡量保證混凝土溫度不會過高。在混凝土澆筑完成后，應(yīng)遮蔽或者噴水，保持表面濕潤。

在澆筑柱、梁、板時(shí)，在相互連接的部位，最好在高度差處設(shè)置施工縫。如果不能設(shè)置，可以采用分層澆筑，待混凝土沉降稍微穩(wěn)定后再繼續(xù)向上澆筑。

(二)避免水化熱引起的裂縫。在水泥的選用時(shí)，可以選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥，有些外加劑和摻合料也能降低混凝土凝結(jié)過程中的水化熱。例如摻入一些磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)水淬高爐爐渣等超細(xì)礦粉，不但是可以降低水化熱，還可以廢物利用。

五、結(jié)束語

鋼筋混凝土裂縫對結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性等有很大影響，通過分析造成裂縫的原因，才能夠采取合理的措施進(jìn)行處理、控制裂縫。所以，對鋼筋混凝土裂縫進(jìn)行分類，分析造成裂縫的成因，并進(jìn)行核實(shí)的處理方法非常重要的。

[1]李波,黃秀霞. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防控處理措施的研究[J]. 吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2009,(01):76-78.

[2]樊衛(wèi)東. 綜述鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與防治辦法[J]. 山西建筑,2007,(24):158-159.

[3]趙英策,高鵬,徐嵩基. 混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理、分類與成因綜述[J]. 工程與建設(shè),2006,(05):407-409.

[4]張小亮. 混凝土裂縫成因分析及控制[J]. 山西建筑,2010,(04):160-161.

[5]劉俊義. 談混凝土質(zhì)量影響因素和裂縫的預(yù)防與處理[J]. 山西建筑,2015,(07):94-96.

[6]陳肇元,崔京浩,朱金銓,安明喆,俞哲夫. 鋼筋混凝土裂縫機(jī)理與控制措施[J]. 工程力學(xué),2006,(S1):86-107.

姜思凡(1992—)，男，漢族，河南商丘人，碩士研究生，新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院建筑與土木工程專業(yè)，研究方向：混凝土初始缺陷。