浅谈现浇结构裂缝成因、防治和处理方法

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　　摘    要：现浇钢筋混凝结构整体性好，安全性高，但现浇结构的裂缝长期以来一直是难以克服的质量通病。本文依据笔者的施工管理经验，介绍了现浇结构的裂缝特征，综合分析了裂缝产生的原因，并提出了相应的防治措施和处理方法，并以实际工程作为案例加以说明。
　　关键词：现浇结构;裂缝;成因分析;防治措施;處理方法;实际案例
　　1  前言
　　随着我国的城市化进程，建筑、房地产业在较长的一段时期内成为经济发展中的基础和支柱产业，它有效地带动和促进了地方经济加速发展。同时，人们对房屋建筑的认识和了解也越来越深刻，相应地对建筑质量要求也越来越高。混凝土结构裂缝已逐步成为当前房屋建筑工程中常见的问题，并且已成为商品房质量纠纷和业主投诉的焦点问题。它不仅影响观感，也会有损使用功能，裂缝暴露时间长了还会破坏结构的强度、刚度、整体性，从而影响结构的耐久性和适用性。虽然裂缝是绝对存在的，但我们应避免其影响用户的使用体验。以下是本人根据自身的施工管理经验，结合相关施工规范，从裂缝的特征出发，就其产生的原因、防治措施和实例处理谈一下自己粗浅的心得。
　　2  裂缝的分类
　　混凝土结构的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝2类。微观裂缝指的是肉眼看不见的裂缝，主要有三种，一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝，称为粘着裂缝;二是水泥石中自身的裂缝，称为水泥石裂缝;三是骨料本身的裂缝，称为骨料裂缝;微观裂缝的分布是不规则，不贯通。反之，肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝，其由微观裂缝扩展而来。我们今天对于绝对存在的微观裂缝不做探讨。下面就宏观裂缝作一下分类。
　　2.1  按裂缝的成因划分
　　根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。
　　（1）结构性裂缝是由各种外荷载引起的裂缝，也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
　　（2）非结构性裂缝由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差，干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从大量的工程实践看，非结构性裂缝在工程中占了约为80%，其中又以收缩裂缝为主导。
　　2.2  按裂缝产生的时间划分
　　（1）施工期间出现的裂缝：包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。
　　（2）使用期间出现的裂缝：包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。
　　2.3  按裂缝的形状划分
　　裂缝按形状可分为：（1）纵向裂缝，平行于构件底面，顺筋分布;（2）横向裂缝，垂直于构件底面;（3）剪切裂缝;（4）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝;（5）X形裂缝，常见于框架梁、柱的端头以及墙面上;（6）各种不规则裂缝。此外，还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝，现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。
　　2.4  按裂缝的发展状态划分
　　（1）稳定裂缝：这种裂缝不影响持久应用。含两类：一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝，常见于一些新建的防水工程中其裂缝可自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝，如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。
　　（2）不稳定裂缝：这种裂缝将产生不稳定性的扩展，影响结构物的持久使用。
　　3  裂缝的成因分析
　　裂缝产生的原因极为复杂，不同的裂缝，可能由不同的原因综合造成。据此，可分为设计因素、施工因素、环境因素、材料因素、使用因素等。
　　3.1  设计原因
　　设计方面的原因主要有建筑平面不规则、结构体形突变，应设置结构缝但实际没有设置;楼板配筋设计不合理;楼板厚度不够;荷载取值不当等等。
　　3.2  施工因素
　　在住宅建设中，有很大部分的钢筋混凝土现浇板出现裂缝，大多是由于施工方面的原因造成，这些原因主要包括以下几个方面。
　　（1）砼强度未到达1.2N/mm2就过早在上面施工或加载引起的裂缝。（2）砼强度等级达不到设计要求、现浇板的厚度不够、钢筋放置不到位、配筋量不足等造成现浇板的挠度过大，从而引起它在受弯抗拉处产生裂缝。（3）因模板及支撑系统不稳定致新浇砼下陷，砼结构出现裂缝。（4）悬挑构件的钢筋位置放置错误、或施工过程中将负筋踩倒，使构件不能承受负弯矩从而引起裂缝，严重时甚至会使悬挑构件断裂。（5）砼养护不到位，产生“收缩裂缝”。在遇大风或烈日光照的气候时， 水分蒸发过快，极易造成表面开裂， 并且裂缝很宽。（6）其他方面：混凝土坍落度、水灰比过大;混凝土过振或浇捣不密实;支模不严实、漏浆;浇筑顺序、留置施工缝错误等等。
　　3.3  环境因素
　　3.3.1  混凝土的干缩
　　干缩主要由于混凝土水分蒸发引起了混凝土体形的干缩变形。现浇钢筋混凝土结构中，当混凝土因收缩受到结构外部支座和内部钢筋约束时，在混凝土结构中会引起约束拉应力，约束拉应力超过混凝土的抗拉强度时，必然会引起现浇板开裂的现象产生。
　　3.3.2  温度变化
　　（1）混凝土结构中水化热散失速度不一致引起的温差裂缝，主要表现的是平面形状突变的凹凸房屋阳角处的裂缝。
　　（2）季度温度和日温度变化引起的裂缝，这种裂缝往往集中在屋面板和朝阳处房间的楼板，裂缝宽度也随季节和日期的变化而变化。
　　（3）大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。 　　（4）当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，产生的温度应力，导致产生温度裂缝。
　　3.3.3  地基不均匀沉降
　　因为地基不均匀沉降引起楼房的拉裂和钢筋混凝土现浇板的开裂。
　　3.4  材料因素
　　因为原材料质量不合格引起的裂缝。如水泥凝結和膨胀不正常，产生短而不规则的裂缝;骨料中含泥量过多，则随着混凝土的干燥，会产生不规则的网状裂缝;碱-骨料反应引起的裂缝，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱吸水膨涨后，体积增大可达三倍，使混凝土涨裂产生裂缝。
　　3.5  使用因素
　　（1）构件超载产生的裂缝;（2）不利环境中产生的裂缝，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，或混凝土密实性不良，使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。
　　4  裂缝的防治措施
　　对于混凝土出现的裂缝问题可以采取用以下几个方面的措施来预防治理。
　　（1）针对设计方面问题，应注意建筑平面布局力求规则;适当配置抗裂钢筋。
　　（2）针对施工方面问题，可通过加强施工管理实现。①模板及支架刚度不足引起的裂缝。模板及支架必须编制专项方案，地基必须坚实，支架体系应通过计算确定;施工时严格按审定的专项方案组织施工。②材料安放不合适产生裂缝。严格控制材料的堆放时间，且不得超载。③工艺不精产生的裂缝。开展工作时，要严格遵守施工图规范要求来进行。不得粗制滥造，偷工减料，片面追求眼前利益。④受力钢筋放置错误导致的裂缝。严格隐检验收制度;加强过程控制;监理旁站监管。
　　（3）对于混凝土的收缩、温度变化，可以通过调整钢筋的间距、加强混凝土的养护、合理地设置后浇带、伸缩缝等措施来解决。
　　（4）对于混凝土原材料质量，可以采取严把材料进货关，认真、严格地按照规范做好材料的验收和复试等措施来解决。
　　①加大原材料质量监测慎重选择以及所用材料。②普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥应该采用在水泥中，应检查出厂日期、级别、包装、品种、或批次、和进场数量，复试检验安全性、强度及性能指标。③用于混凝土的细骨料应为中、粗砂，且含泥量不大于2%。④商品混凝土的选择：信誉好、质量有保证的厂商。商品混凝土订购时应按照标准要求。⑤混凝土配合比，在混凝土配合比方面，近年来有着很大的变化，每m3混凝土的水泥用量明显减少，大力推广了较大掺量粉煤灰和掺少量磨细矿渣粉等矿物掺和料的技术，大大节约了水泥和能源，而这有利于控制混凝土裂缝。
　　（5）对于地基不均匀沉降，可以从设计角度来解决，主要是调整基础的选型来控制或减少这类裂缝的发生。
　　5  裂缝的处理方法
　　5.1  水泥安定性不合格导致的破坏裂缝
　　对混凝土中水泥安定性不合格或者不同品种水泥混用发生化学反应引起的破坏裂缝，须进行彻底的处理，即将混凝土打掉重新浇筑。
　　5.2  受力产生的裂缝
　　对受力产生的裂缝，可根据出现的原因，有针对性的采取加固补强措施。对已影响到结构安全的楼板裂缝，除了沿缝凿成V字形凹槽冲洗干净，将环氧树脂液用压力灌入缝内封闭外，还要用粘扁钢或碳纤维布等措施对楼板进行加固。
　　5.3  非受力产生的裂缝
　　国内外修补裂缝的方法很多，归纳起来主要有以下三大类：。
　　5.3.1  开槽法修补裂缝
　　该法适合于修补宽度大于0.5mm的裂缝，材料的配合比为，环氧树脂：聚硫橡胶：水泥：砂=10：3：12.5：28。首先用人工将晒干筛净后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30min左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
　　5.3.2  低压注浆法修补裂缝
　　低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。
　　当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10min后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
　　5.3.3  表面覆盖法修补裂缝
　　在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
　　该法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。
　　5.3.4  结构补强法
　　因超载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。
　　6  工程实例 　　某度假区住宅小区，框剪结构，总建筑面积138506m2，地下1层，局部地下2层，为一个整体地下室，地下室面积69409m2;地上13栋6层洋房，15栋2～3层中式合院，地上建筑面积69097m2。
　　其地下室結构施工时间在2018年7月～2018年9月，合院设计采用的为“凹”造型，如图1。
　　根据现场对实际混凝土结构作观测检查的结果，该项目在夏季浇筑成型的其中10栋合院的地下室挡墙、一层楼面梁板在凹形折角应力集中部位到了冬季时均有裂缝产生，裂缝宽度1m'm～2m'm不等，均为贯穿裂缝。
　　6.1  成因分析
　　根据施工方、监理方、设计方和建设方专家组判定意见，这些裂缝是由于温差收缩应力引起的伸缩裂缝，不影响结构安全性。
　　6.2  裂缝处理
　　6.2.1  挡土墙裂缝处理
　　在已有裂缝处沿裂缝开出V形槽，缝内注入环氧树脂结构胶，使得钢筋混凝土在裂缝处形成一个加强区，待结构胶固结后，专人用扁錾子清理溢出砼表面的残留物，表面打上软性结构胶，折角部位2m范围满贴1.5mm三元乙丙橡胶卷材。
　　6.2.2  楼板面裂缝处理
　　在已有裂缝处沿裂缝开出V形槽，缝内注入环氧树脂结构胶，使得钢筋混凝土在裂缝处形成一个加强区，待结构胶固结后，专人用扁錾子清理溢出砼表面的残留物，表面抹1：2水泥砂浆。
　　1层楼面细石砼找平层厚由30改为40，内配[Φ]4@150双向钢筋网，其中折角部位的卫生间在细石砼下再加一道1.5mm三元乙丙橡胶卷材，遇墙处上翻250mm。
　　6.2.3  梁柱面裂缝处理
　　在已有裂缝处沿裂缝开出V形槽，缝内注入环氧树脂结构胶，使得钢筋混凝土在裂缝处形成一个加强区，待结构胶固结后，专人用扁錾子清理溢出砼表面的残留物，表面抹1：2水泥砂浆。
　　6.3  在上述单体折角处加水平腋
　　图如图2。
　　注意事项：新旧砼交界面需凿毛，清理干净并刷界面剂;新浇砼标号C40，混凝土浇捣完毕后应注意养护;所浇混凝土达到设计强度后方可拆除相关的模板和支撑。植筋用的胶黏剂必须采用改性环氧类或改性乙烯基酯类的胶黏剂，并且满足规范GB 50367—2013或厂商技术手册的要求，植筋应尽量减少对原结构的损伤，避开原结构内主筋，植筋深度按植筋厂商技术手册的植筋深度要求且不小于12d。
　　上述案例的处理结果均达到预想效果。
　　7  结束语
　　虽然现浇板的微观裂缝是绝对存在的，一定程度上宏观裂缝也无可避免，但我们如做到规范设计、精心施工、严把材料关、严格执行施工规范、加强现场管理，从而将裂缝控制在规范规定的范围之内，使其不致发展为有害裂缝。即便出现了有害裂缝，我们针对不同的裂缝采取切实可行的处理方案，也能不影响结构的适用性和耐久性，从而不致影响用户的使用。
　　参考文献：
　　[1] 王庆生，建筑施工手册.
　　[2] 王振欢，毛文成.浅谈高层建筑混凝土剪力墙裂缝的控制[J].广东土木与建筑，2002（2）.
　　[3] GB 50010-2010.钢筋混凝土结构设计规范[S].
　　[4] GB 50204-2010.混凝土结构施工及验收规范[S].
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