现浇混凝土梁裂缝的成因和防治

 

　　关键词：钢筋混凝土梁；裂缝；热胀冷缩

　　钢筋混凝土梁在外荷载的直接应力和次应力的作用下，引起结构变形而裂缝。构件在使用过程中受年温差的长期作用，当温差的胀缩应力大于构件极限抗拉强度时就会裂缝。构件裂缝的因素是多方面的，包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等，无论何种原因产生的裂缝，都会给建筑物肢体结构带来影响。

　　从施工角度来说，可能会影响楼板开裂的主要因素有：混凝土的组成材料、混凝土配合比控制、混凝土的养护、钢筋安装、早期堆载及拆模等。

　　2.1骨料对楼板混凝土收缩开裂的影响

　　混凝土收缩是造成楼板开裂的一个重要原因，而影响混凝土收缩的因素很多，主要是骨料品种及含量。粗骨料本身尺寸、形状及级配并不影响混凝土收缩量；而粗骨料的弹性模量却对混凝土收缩量影响很大：弹性模量越大，对混凝土收缩所起的抑制作用越大。

　　2.2混凝土配合比对楼板混凝土收缩开裂的影响

　　在原材料相同的条件下，混凝土配合比如单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率等，对干缩有很大的影响。它们对干缩影响依次为：单位用水量>单位水泥用量>水灰比>砂率。其中随着用水量的增大，同一条件下的混凝土收缩量直线上升；而在用水量相同的条件下，混凝土干缩随水泥用量的增加而加大，但加大的幅度较小；在骨灰比相同条件下，混凝土干缩随水灰比的增大而明显增大；在强度等级相同条件下，混凝土干缩随砂率的增大而加大，但加大幅度较小。

　　2.3楼板混凝土养护情况对其收缩开裂的影响

　　延长初期潮湿养护仅能推迟干缩的时间，并不能减小混凝土短期的干缩，但对于干缩终值有一定影响。若前期（掺粉煤灰的为14d）及时养护，可以有效地提高混凝土的抗拉强度及减小混凝土外表面的碳化深度，从而减小因混凝土碳化而产生的收缩，保证混凝土的使用寿命，因此，从防止碳化角度出发，及时、足够时间的楼板养护是必要的。

　　2.4钢筋绑扎安装质量对楼板开裂的影响

　　对于楼板混凝土开裂，钢筋起限制和约束的作用。钢筋对混凝土的限制约束，主要通过它们之间胶结力和摩擦力的作用。

　　1）间距均匀的钢筋所提供的约束作用是最佳的，且能有效防止裂缝宽度在个别处增大。但从日常的施工检查情况看，由于钢筋绑扎得不牢固，造成混凝土振捣后，钢筋分布的偏位现象比较普遍，从而削弱了钢筋的约束作用。

　　2）对于变形钢筋，其相对保护层厚度越大，其平均粘结强度也就越大而在实际工程施工中，由于钢筋保护层垫块是呈梅花型布置的，因此混凝土浇筑后，底筋的许多部位保护层难以达到15mm的设计要求，从而削弱了钢筋对混凝土开裂的约束作用。

　　2.5早期堆载对楼板混凝土开裂的影响

　　众所周知，大部分房地产开发商都非常强调施工工期，对于很形象、直观的主体结构更是如此。由于施工工期安排紧，工序技术间歇时间被取消，这样必然会造成早期堆载（如钢筋、模板材料的堆放）的不良影响。

　　1）楼板混凝土刚终凝不久（一般为24h），施工中又堆放上一层柱钢筋、模板材料，施工堆载又为不均匀（即集中力）和瞬时动荷载，其必然对混凝土的固结构成内在影响（即造成“内伤”），也加大了混凝土内部早期微裂缝。

　　2）由于在早期，混凝土强度低（一般在1.2MPa左右），不能承担堆料荷载。虽然从理论上讲，此时楼板的堆载全由其模板支撑体系受力，但在实际中，由于楼板模板龙骨的布置是在考虑允许模板面板存在1/250变形的情况下设计的（且对堆载集中力不予以考虑），因此在较大集中堆载作用下，势必造成楼板混凝土底部开裂或“内伤”。2.6楼板拆模对楼板混凝土的影响

　　如跨度≤2m、混凝土设计强度等级为c20的楼板，按规定当混凝土强度达到c20的一半时，即可拆模。而此时间一般为楼板混凝土浇筑后5～7d，此时楼板正承受由模板支撑体系传来的上一层楼板的施工荷载（甚至结构荷载），且该荷载几乎为集中荷载。因此，当楼板厚度较小或荷载较大时，2m范围的楼板混凝土带裂缝工作成为必然。而在实际工程施工中，又很少对拆模时楼板结构受力进行抗裂验算，仅是孤立地按满足上述条件与否决定是否拆模，这样就助长了后期的楼板开裂程度。

　　混凝土裂缝发生与组成混凝土的水泥、净砂、石子、掺加剂等原材料有关，也与浇筑后混凝土的保温保湿的养护措施有关。

　　3.1原材料的质量控制

　　（1）水泥：在混凝土路面及大体积混凝土施中，水化热引起的温升较高，降温幅度大，容易引起温度裂缝。为此，在施工中应选用水化热较低的水泥，尽量降低单位水泥使用量。

　　（2）粗骨料：在钢筋混凝土施工中，粗骨料的最大尺寸与结构物的配筋、混凝土的浇灌工艺有关，增大骨料粒径可减少用水量，混凝土的收缩和泌水随之减少，但骨料粒径增大容易引起混凝土的离析，因此，必须调整好级配设计。并在施工中加强振捣。

　　（3）细骨料：采用中粗砂比采用细砂每立方米混凝土减少用水量20kg左右，水泥相应减少28kg左右，从而降低混凝土的干缩。

　　（4）砂石料的含泥量控制：砂石含泥量超标，不仅增加混凝土的干缩，同时降低了混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利，因此，在路面混凝土及大体积混凝土施工中。石子含泥量应

　　（5）掺加块石：在大体积混凝土基础施工中，掺加无裂缝的、冲洗干净、规格为l50～250mm的坚固大石块，不仅可减少混凝土的总用量，又可减少单位水泥用量，从而降低水化热。同时。石块本身也吸收热量，使水化热进一步降低，对控制裂缝有利。如在滨河路防洪堤施工中，基础混凝土掺人15%的块石。使得基础混凝土裂缝出现极少。

　　3.2混凝土配合比的选定

　　混凝土原料的配合比应根据工程的要求，如防水、防渗、防气、防射线等进行认真分析，选择最优方案。混凝土的水灰比应在满足强度要求及泵送工艺要求条件下尽可能降低。

　　（1）掺合料：混凝土中掺人粉煤灰不仅能替代部分水泥。而且粉煤灰颗粒成球状，可起润滑作用，能改善混凝土的工作性和可泵性，且可明显降低混凝土水化热。

　　（2）外加剂：为了满足送到现场的混凝土具有l1～l3cm坍落度，若只增加水泥使用量，则会加剧混凝土干燥收缩，明显增大混凝土水化热，易引起开裂。因此，除了调整级配外，可掺入适量的减水剂。

　　3.3利用混凝土的后期强度

　　对于大体积混凝土可以利用后期强度，如60d、90d、120d强度，即允许工程在60d、90d或120d达到设计强度。这样可以减少水泥用量，减少水化热和收缩，从而减少裂缝。

　　3.4混凝土的浇灌振捣技术

　　混凝土的浇灌振捣技术对混凝土密实度很重要，最宜振捣时间为10～30s.泵送流态混凝土同样需要振捣，大体积混凝土在浇灌振捣中会产生大量的泌水，应及时排除，有利于提高混凝土质量和混凝土抗裂性。

　　根据裂缝的成因情况，可将裂缝分为两种类型：一类是由于材料、气候等造成的一般塑性收缩裂缝、干缩裂缝等。这类裂缝一般对承载力影响小，可作一般处理或不处理；另一类裂缝明显影响了梁的承载能力，随着裂缝的扩展和延伸，钢筋达到屈服强度，受压区混凝土应变量增大，梁刚度大大降低，构件趋向破坏。此类缝必须及早采取加固补强，以满足结构安全需要。对于裂缝的处理，首先要重视对裂缝的调查分析，确定裂缝的种类、程度、危害及加固的依据。调查可从裂缝的宽度、长度、是否贯通、是否达到弹性极限应力的位置、有无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等多处入手，分析裂缝产生的本质原因，以采取相应的措施。　（1）表面修补法。该法适用于缝较窄，用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用，常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料，一般可用环氧类树脂或树脂浸渍玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛，清水洗净干燥，将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平，然后在其上铺设薄膜，如果单纯以防水为目的，也可采用涂刷沥青的方法。

　　（2）充填法。当裂缝较宽时，可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽，使用树脂砂浆材料进行填充，也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时，先将槽内碎片清除，必要时涂底层结合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将表面磨光。

　　（3）注入法。当裂缝宽度较小且较深时，可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法，首先裂缝处安设注入用管，其它部位用表面处理法封住，使用低粘度环氧树脂注入材料，用电动泵或手动泵注入修补，此法在裂缝宽大于0.2mm时，效果较好。

　　钢筋混凝土梁裂缝应针对成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝，应全面调查分析，查明原因，取得加固依据，在选择处理方法上，应比较论证、综合考虑，以求施工方便、经济高效。