浅谈常见钢筋混凝土结构裂缝的类型及成因

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:杨金康 许中豪
[导读] 摘要:随着社会经济的快速发展,公用建筑及民用住宅的建设步伐加快,商品混凝土被大量使用,但是目前在工程中结构表面出现裂缝的情况经常发生。
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        摘要:随着社会经济的快速发展,公用建筑及民用住宅的建设步伐加快,商品混凝土被大量使用,但是目前在工程中结构表面出现裂缝的情况经常发生。裂缝的出现会影响构件的抗渗能力,会引起混凝土内钢筋的锈蚀以及混凝土的碳化,严重时甚至会影响结构的承载能力,造成安全隐患引发安全事故。现在人们对建筑结构安全的关注程度也越来越高,尤其对主要构件出现的裂缝情况非常关注,担心这些裂缝最终会引发安全事故,因而向相关部门投诉的事情时有发生,混凝土结构裂缝也建设单位、监理单位和施工单位经常面对的质量难题。因此,本文主要从原材料以及施工操作方面来分析产生裂缝的原因,以及具体相对应的预防措施。
        关键词:结构表面;裂缝;承载力;预防措施;
        1.常见钢筋混凝土结构裂缝的类型
        钢筋混凝土结构裂缝按照其严重程度分为表面裂缝、贯穿性裂缝、破坏性裂缝;按其发展情况分为稳定裂缝和不稳定裂缝、能闭合裂缝和不能闭合的裂缝;按照其在结构表面的形成形状分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等:按其尺寸大小分为微观裂缝和宏观裂缝两类,微观裂缝是混凝土内部固有的一种裂缝,它是不连贯的,一般存在于混凝土结构内部,尺寸较小裂缝宽度通常情况下不超过0.5mm,宏观裂缝是指尺寸较大的裂缝,裂缝宽度通常情况下大于0.5mm,可存在于混凝土内部,也可存在于混凝上表面;按其影响因素可分为设计因素裂缝、材料因素裂缝、施工因素裂缝、使用因素裂缝、温度因素裂缝,不均匀变形因素裂缝、钢筋锈蚀裂缝等几大类。下面就工程中比较常见的材料因素裂缝和施工因素裂缝进行阐述。
        1.1.1塑性收缩裂缝
        塑性裂缝多出现在新浇筑的混凝土构件暴露于空气中的上表面,塑性裂缝又称龟裂,多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。短的裂缝一般长20-30cm,长的裂缝可达2-3m,裂缝宽度1-5mm。混凝土在终凝前几乎没有强度,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时收高温或者较大风力影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生产生龟裂这种裂缝的因素是多方面的:主要有水灰比,混凝土凝结时间。环境温度。风速。相对湿度等如混凝土的坍落度较大或振动时间过长造成混凝土离析,水泥浆浮在上层,骨料下沉时受到钢筋或其他物质的阻挡,岀现不均匀沉降,从而使混凝土的表层产生裂缝;浇筑后混凝土表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面因水份蒸发过快,产生急剧收缩,而此时混凝土早期强度不能抵抗这种变形应力,因而开裂;使用收缩率较大的水泥,水泥用量过多或使用过量的细砂和粉砂混凝土水胶比过大,也会导致这种裂缝出现,混凝土水胶比过大,模板、垫层又过于干燥,吸水量过大,导致混凝土出现塑性裂缝;浇筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流动的倾向,也是导致这类裂缝出现的原因。
        1.1.2混凝土干缩引起的裂缝
        在混凝土硬化过程中,产生内部干缩而引起体积变化,当这种体积变化收到约朿时,就可能产生干缩裂缝。干缩裂缝处在结构的表面,较细,走向纵横交错,没有规律性。这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后,在表层或侧面出现,并随湿度和温度变化。如混凝土成型后,因养护不当,受到风吹日晒,使得表面水份散发快,体积收缩大,而内部湿度变化小,收缩也小,因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束,产生拉应力,引起混凝土表面裂缝;或者构件因水份蒸发产生体积收缩,受到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。此外,混凝土构件长期露天堆放,表面湿度经常发生剧烈变化;或釆用含泥量大的粉砂配制混凝土;或混凝土过度振捣,表面形成水泥含量较多的砂浆层;或用后张法预应力制成的构件露天生产后长久不张拉等等,都会产生这种裂缝。


        1.1.3温度变化引起的裂缝
        混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化时构件就会发生温度变形,由此会产生附加应力,当这种应力超过混凝土的抗拉强度时构件表面就会产生裂缝,在建筑物中,这种裂缝是比较常见的,譬如现浇屋面板的裂缝、大体积混凝土的裂缝。温度裂缝大多发生于混凝土浇筑的中后期,缝宽受温度变化影响较明显。表面温度裂缝多源于较大温差。特别是大体积混凝土基础在浇筑混凝土后,在硬化期间放出大量水化热,内部的温度不断上升,使混凝上表面和内部温差很大。当温差出现非均匀变化时,如施工中过早拆除模板,冬季施工过早拆除保温层,或受到寒潮袭击,都会导致混凝土表面急剧的温度变化,使其因降温而收缩。此时,表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力,而混凝土早期抗拉强度又很低,因此出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大,离开表面就很快减弱。因此,这种裂缝只在接近表面较浅的范围内出现。深入和贯穿性的温度裂缝多源于结构温差大。如大体积混凝土凝结和硬化过程中,水泥和水产生化学反应,释放出大量的热量,成为“水热化”,导致混凝土块体温度升高,当混凝土块体内部的温度与外部的温度相差很大,以致所形成的温度应力或温度变形超过混凝上当时的抗拉强度或极限拉伸应变,就会形成裂缝。
        1.1.4结构基础不均匀沉降引起的裂缝
        当结构的基础沉降不均匀时,结构构件受到强迫变形,导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切作用,从而使得结构构件开裂,随着不均匀沉降的进一步发展,裂缝会进一歩扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大,因此裂缝宽度较大、多大于45°角,并且通常是贯穿性的。
        1.1.5荷载作用下产生的裂缝
        构件承受荷载的类型不同,其产生的裂缝形状也会不同,一般情况下裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。结构受荷载后产生裂缝的因素很多,在施工中和使用中都可能出现裂缝。例如脱模过早或方法不当,构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当,张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。
        此外,因设计、材料、施工及使用等原因引起的裂缝,由于涉及的面很广,内容多,限于篇幅本文不作阐述。
        结束语
        综上所述,混凝土的裂缝是由多种因素造成的,但通过对原材料的质量控制,对施工操作方面的加强可以避免大多数混凝土裂缝的产生。所以,施工单位要提高认识,加强管理,控制好原材料的质量,控制好每道工序施工操作的准则。同时监理工程师也要对混凝土浇筑过程进行旁站,加强对施工工艺及措施的监督,以确保工程的质量。混凝土裂缝是通病,还需不断加强技术和经验的积累,进行技术创新,找出科学的方法来有效的避免裂缝的产生。
        参考文献:
        [1]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施[J].今日科苑,2008,(04):20-24.
        [2]曾力军.浅析混舞土绶缝的原因、预防和处理[J].江西建材,2007,(03):33-35.
        [3]钟振武.现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及处理[J].山西建筑,2003,(11):42-43.
        [4]国家基本建设委员会建筑科学研究院编.《钢筋混凝上结构设计规范》.北京.中国建筑工业出版社.1974.
        [5]王铁梦.《工程结构裂缝控制》.中国建筑工业出版社.1999.
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