混凝土施工中裂缝产生的原因与治理措施

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　　摘要: 本文结合对建筑物荷载裂缝与变形裂缝的形成原因，裂缝的控制方法以及裂缝的修补加固方法进行了系统的阐述，并重点介绍了在目前裂缝的加固法中，粘贴纤维增强复合材料加固法，值得广泛推广。文章提出该方法，也可作为混凝土建筑物施工及类似工程的参考。

　　关键词: 房屋建筑,混凝土施工,裂缝控制,措施

　　1.1 荷载裂缝

　　钢筋混凝土构件在荷载作用下，当拉应力超过混凝土抗拉强度时即开裂，此裂缝沿主拉应力方向开展，走向与主拉应力方向垂直。常见的荷载裂缝有:偏心受力、受弯构件因受拉筋截面太小或设计无抗裂要求而产生的垂直于受拉主筋的弯曲裂缝;受剪构件因混凝土强度小，抗剪钢筋少引起的剪切裂缝;偏心受力、受弯构件因混凝土截面小或受拉筋配的多引起的受压混凝土裂缝;受扭构件抗扭能力不足引起的斜裂缝;无梁楼盖、排架柱、牛腿等因构件抗冲切能力不足引起的斜裂缝。

　　1.2 　变形裂缝

　　构件因温、湿度及沉降差等造成的变形受到约束得不到满足时引起应力(这种应力与结构刚度大小有关) ，当应力超过混凝土的抗拉强度时产生裂缝。裂缝出现后变形得到满足或部分满足，同时刚度下降，应力发生松弛。常见的这类裂缝有:因材料缘故产生的裂缝。如混凝土的收缩、沉缩等引起的裂缝;由使用及环境条件引起的裂缝。如环境温、湿度变化，构件两面的温、湿度之差，火灾、碳化及浸入氯化物使内部钢筋生锈等使结构产生的裂缝;由于施工管理不善或违章作业造成的裂缝。如搅拌混凝土时不按配合比计量或搅拌时间过长、振捣不充分、混凝土养护条件差，过早拆模、混凝土未硬化就振动及施工缝处理不当等引起的裂缝;地基变形、结构物的差异沉降或地面受荷大等产生的裂缝。

　　2 对裂缝的控制

　　2.1 荷载裂缝的控制

　　目前，国际上的混凝土规范一般都根据结构的功能要求，环境条件对钢筋的腐蚀影响、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用的时间等因素来考虑裂缝的控制等级。我国混凝土规范在考虑上述影响因素的情况下，将裂缝控制等级分为三级:一级是使用上严格要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组合使用下，构件受拉区边缘混凝土不出现拉应力; 二级是使用上一般要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组合作用下，构件受拉区边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值，按荷载效用准永久组合作用下，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力; 三级是使用上允许出现裂缝的构件，即普通钢筋混凝土构件，它受规定的最大裂缝宽度允许值的限制。

　　2.2 变形裂缝的控制

　　2.2.1 由收缩和温度变化引起的裂缝为了有效避免收缩和温度应力对建筑物造成危害，在设计和施工过程中可采用以下相应措施:

　　(1) 增配构造筋提高抗裂性能

　　增配构造筋，能有效抵抗温度应力，提高抗裂性能。配筋应尽可能用小直径，小间距。采用直径8～14mm 的钢筋和间距150mm 较为合理，配筋率在0.3 %～5 %之间较为适宜。

　　(2) 设置后浇缝

　　在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保留的临时温度收缩变形缝称为后浇缝，它是一种扩大伸缩间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施，施工中保留一段时间后再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。

　　3 　裂缝的治理

　　3.1 　裂缝治理原则

　　(1) 必须充分了解设计意图和技术要求，严格遵循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，分别采用不同的处理方法。

　　(3) 裂缝处理后应能保证结构原有的承载能力、整体性、抗渗性。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) 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。

　　3.2 　裂缝治理方法

　　混凝土结构或构件出现裂缝，有的破坏结构整体性，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要求，区别情况，及时进行治理。一般常用的治理方法有以下几种:

　　(1) 表面修补法。该法适用于裂缝较窄，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，必须及时涂底层结合料，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) 预应力加固法。预应力加固法是指采用预应力筋对建筑物的梁、板、柱和桁架进行加固的方法。这种方法不仅具有施工简便的特点，而且可在基本不增加梁、板、柱截面高度和不影响结构使用空间的条件下，提高梁、板、柱的抗弯、抗剪、抗压承载力和改善其在使用阶段的性能。这主要是因为预应力所产生的负弯短抵消了一部分荷载弯矩，致使弯矩减小，裂缝宽度缩小甚至完全闭合。预应力加固是一种加固效果好而且费用低的加固方法，具有广阔的应用前景。但缺点是增加了施加预应力的工序和设备。

　　(4) 改变传力途径加固法。改变受力体系加固法是一种通过增设支点(柱或托梁) 或采用托梁拔柱的办法以改变结构的受力体系(计算简图) 的加固方法。增设支点可以减少结构构件的计算跨度，降低计算弯矩，大幅度地提高结构构件地承载力，减少挠度，缩小裂缝宽度。当对增设地支点施加预应力时，效果更佳。增设支点多用于大跨度结构，但采用这种方法会减少使用空间。

　　5、参考选材

　　目前在土木工程中较常用的纤维增强复合材料主要有3 种: CFRP (碳纤维) 、GFRP (玻璃纤维) 、AFRP(芳纶纤维) 。FRP 由高性能的纤维和基材组成。基材为聚酯(与纤维一起使用) 、环氧等，而纤维一般为5～20 μm 直径的连续纤维。FRP 用于土木工程加固，其主要优点有如下:

　　(1)高强高效。FRP 物理力学性能优异(见表1) ，弹性模量相对砌体结构高很多，当采用一定措施保证其与砌体良好地协同工作时，在加固修补砌体结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高砌体结构的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。