裂缝产生的原因及防治措施

对钢筋混凝土梁裂缝的分析与解决裂缝是固体材料中的某种不连续现象，属于材料强度理论范畴。工程裂缝现象是各类建(构)筑物中普遍存在的一种质量缺陷。裂缝及其扩展是结构破坏和倒塌的先兆，裂缝减少了结构的承载力，裂缝引起钢筋锈蚀、混凝土碳化、保护层脱落、渗漏及构件持久强度的减少等。对混凝土的细观研究及工程实践证明，裂缝是难于避免的，是一种材料特性，如对建筑物抗裂规定过高，将会付出巨大的经济代价。结构设计是以极限承载力为基础，但大多数工程的合用标准却是由裂缝控制，世界上绝大多数国家都是以其经济能力来决定对建筑物裂缝控制的宽严限度。裂缝按成因分为主应力裂缝、次应力裂缝和变形(温度、湿度、地基变形)裂缝；按形状分为表面裂缝、贯穿裂缝、竖向裂缝、水平裂缝、斜裂缝、外宽内窄裂缝、上宽下窄裂缝、上窄下宽裂缝、枣核形裂缝和对角线式裂缝；按裂缝扩展状态分为愈合裂缝、闭合裂缝、运动裂缝、稳定裂缝和不稳定裂缝。

按极限状态设计理论，工程设计必须满足承载力极限状态和正常使用极限状态。承载力极限状态是建筑物安全需要，正常使用极限状态是从生产、生活、精神方面的规定。混凝土结构最大裂缝宽度控制标准根据环境和使用条件来制定(无腐蚀介质、无防渗规定期为0.3—0.4mm；轻微腐蚀、无防渗规定期为0.2—0.3mm；严重腐蚀、有防渗规定期为0.1—0.2mm)。普通钢筋混凝土构件内力接近30％极限荷载(混凝土应力达成抗拉强度、钢筋应力达成50一60MPa)时出现裂缝，裂缝宽度在0.05—0.1mm，这种裂缝不影响结构安全，还可承受70％-一80％极限荷载；许多工程的梁式结构、框架结构仅在自重作用下出现受拉区开裂或剪力区主拉应力裂缝；有的因拆模过早、抗拉强度局限性，裂缝是常见的，但其极限承载力不会减少，总的安全度不变。变形裂缝较多余现在刚架、特种结构、组合结构等超静定结构中，但这类结构承载力安全储备充足，韧性良好，能适应较大变形而不致倒塌。解决这类裂缝时，可根据裂缝出现后应力衰减情况从宽控制。

实践表白，有些裂缝是无害的，或者其害处是可为人类所控制的。对工程结构裂缝特性、机理和控制的研究，是有现实意义的。虽然，国内外的专家、学者在这方面积累了一些经验和技术资料，但尚嫌局限性，为此，本文作者经长期系统地实验和整理，并提高到理论高度进行了综合分析。现就对于混凝土梁裂缝特性、开裂因素的分析和裂缝解决方法总结如下。2钢筋混凝土梁式构件裂缝与解决

2．1钢筋混凝土梁侧面竖向裂缝和龟裂缝钢筋混凝土梁侧面竖向裂缝和龟裂缝如图1所示。这类裂缝特性：竖向裂缝一般沿梁长度方向基本等距，裂缝高度多在梁高中部，呈中间大两头小的趋势，深浅不一，严重时，裂缝深度可达100—200mm，更严重时，则出现穿透裂缝；龟裂缝多在梁上下边沿出现，且沿梁长非均匀分布，裂缝深度浅，为表层裂缝。开裂因素：产生竖向裂缝的因素是混凝土养护时浇水不够，特别是在拆模后未做潮湿养护，夏季施工时易于发生，是一种干缩裂缝；产生龟裂缝的因素是模板浇水不够，特别是采用未经水湿透的木模时，容易产生这种裂缝。控制解决：对这类裂缝，裂缝宽度小于0.1mm的可不解决；裂缝宽度为0.1～0.3mm的作表面封闭解决；裂缝宽度为0.3～1.0mm的可用环氧树脂浆液灌注；裂缝宽度大于1．0mm的可用微膨胀水泥浆液修补，修补前，应在裂缝表面涂刷一层水泥浆界面剂。对比较严重的龟裂缝，因其混凝土强度较低，甚至出现剥皮掉角现象，则应将疏松部分清除并凿毛，用高强度水泥砂浆嵌补。

钢筋混凝土梁水平顺筋裂缝如图2所示。这类裂缝特性：裂缝与钢筋方向一致，较多余现在已交工使用一段时间后的钢筋混凝土梁上，随着时间的推移，有逐渐发展的趋势。裂缝因素：钢筋锈蚀、氧化铁膨胀所致，更进一步是混凝土保护层过薄，使用了含氯外加剂，使用环境中富含腐蚀性气体或液体侵入混凝土，工业厂房中常见这种裂缝。钢筋混凝土梁水平顺筋裂缝会导致钢筋和混凝土之间的粘结率减少，甚至危及结构安全和耐久性，因此，需进行补强加固解决。防止措施涉及：设计时，考虑加大保护层厚度；施工时，将钢筋骨架固定好后，主筋下部加垫块，保证混凝土保护层厚度；使用不含氯化物的外加剂；对钢筋混凝土梁做好防腐解决并做好维护。

加固解决：一般情况下，先将裂缝用环氧胶泥嵌补，然后，采用外包型钢加固、外包钢筋混凝土套加固、预应力水平拉杆加固、预应力下撑式拉杆加固、粘钢加固等技术措施进行加固解决。2．3钢筋混凝土梁集中荷载处的裂缝钢筋混凝土梁集中荷载处的裂缝如图3所示。这类裂缝特性：在次梁与主梁交接处，次梁下面两侧出现斜向裂缝，属荷载作用裂缝。裂缝因素：设计或施工混凝土强度过低，设计加密箍筋或吊筋配筋局限性，施工时钢筋上移。防止措施：按规范规定设计横向钢筋，施工时，应保证混凝土施工质量和钢筋定位准确。这类裂缝通常需进行加固解决。解决方法：采用粘钢板加固技术措施进行加固解决。

2．4钢筋混凝土主梁两端上部斜裂缝

钢筋混凝土主梁两端上部斜裂缝如图4所示。这类裂缝特性：裂缝分布在主梁两端上部，呈斜向裂缝，裂缝宽度表现为上口大下口小裂缝多在交工使用后出现。裂缝因素：主梁两端有较强约束导致，如薄腹梁两端上部有刚性较大的天窗架，由于天窗架与薄腹梁两端预埋件焊牢，则当薄腹主梁在荷载作用下变形时，在梁两端产生一定的弯矩和剪力，导致梁端出现裂缝。防止措施：在梁端配置一定数量的构造钢筋。解决方法：一般情况下，采用粘钢加固技术措施进行加固解决。

2．5钢筋混凝土连续梁负弯矩裂缝

钢筋混凝土连续梁负弯矩裂缝如图5所示。这类裂缝特性：裂缝出现在近支座部位或主次梁交接部位，裂缝宽度上大下小，至梁下口受拉主筋处闭合。裂缝因素：钢筋混凝土梁上口负弯矩过大，导致负弯矩受拉区开裂。防止措施：在梁端配置一定数量的构造钢筋。解决方法：采用粘钢加固技术措施进行加固解决。2．6钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝

钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝如图6所示。这类裂缝特性：垂直裂缝多余现在梁跨中部位，钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝多余现在梁两端；这类裂缝多在施工阶段或使用阶段出现，属典型的荷载裂缝。裂缝因素：重要有设计和施工两个方面的因素，设计截面尺寸选择不妥、正截面受拉主筋配筋局限性、斜截面横向箍筋配筋局限性等因素，均可导致产生钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝；施工时，混凝土实际强度偏低、受拉主筋上浮移位或少放、斜截面横向箍筋少放、施工荷载超载等因素，也会导致产生钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝；使用荷载过大，也会产生这类裂缝。钢筋混凝土梁垂直裂缝和斜裂缝是典型的荷载裂缝，严重时，将危及结构安全使用，因此，需查明产生裂缝的因素，针对不同情况和危害限度进行补强加固解决。解决方法：一般情况下，先将裂缝用环氧胶泥嵌补，然后，采用外包型钢加固、外包钢筋混凝土套加固、预应力水平拉杆加固、预应力下撑式拉杆加固、粘钢加固、u形箍加固等技术措施进行加固解决。

2．7钢筋混凝土梁受压区裂缝钢筋混凝土梁受压区层状裂缝如图7所示。这类裂缝特性：裂缝出现在钢筋混凝土梁受压区附近，水平裂缝和垂直裂缝交织，形成网状。裂缝因素：钢筋混凝土梁受压区配筋局限性，设计截面尺寸选择不妥；施工时，混凝土实际强度偏低，受压区主筋下浮移位或少放，施工荷载超载，使用荷载过大，也会产生这类裂缝。钢筋混凝土梁受压区层状裂缝，是典型的荷载裂缝，严重时，将危及结构安全使用。解决方法：一般情况下，在受压区采用粘钢加固技术措施进行加固解决。

2．8钢筋混凝土圈梁、框架梁、基础梁斜裂缝

这类裂缝特性一般呈斜向裂缝，较集中在跨中部位，但有时也也许出现在端部(如框架梁)，且贯穿整个梁高。裂缝因素：重要是基础不均匀沉降所引起，裂缝高端指向地基不均匀沉降方向。图8所示钢筋混凝土圈梁、框架梁、基础梁斜裂缝，是比较典型的基础不均匀沉降裂缝，严重时，将危及建筑物安全使用。因此，在解决这类裂缝以前，一方面应查明基础下沉的因素，并采用措施保证地基不再继续下沉，再进行补强加固解决。解决方法：采用外包型钢加固和粘钢板加固技术措施进行加固解决。2．9钢筋混凝土屋面梁温度裂缝

对176根屋面大梁检查，其中，82根薄腹梁、88根花篮梁、6根预制装配梁均有贯穿性裂缝。用矩形梁和花篮梁比对实验，结果矩形梁因表面用油毡隔离、屋面板热膨胀而梁温度应力极小而未开裂，花篮梁开裂。裂缝形态如图9所示。A型裂缝，因素是梁的跨度大而配筋率较小，裂缝一直延伸到梁底，裂缝间距0.7～1.0m左右，跨中集中，最大宽度1～2mm，大梁初看很危险，其实裂缝对大梁挠度的增长相对于正常使用荷载下的挠度仍很小。B型裂缝重要出现在跨度较小、配筋率较高的大梁上，裂缝宽度较小，间距0.7～1.0m左右，形状两头小中间大。C型裂缝重要出现在跨度小、配筋高的大梁上，裂缝宽度小于0.3mm，间距一般均在0.7～1.0m左右，裂缝位置均在主筋以上。治理方案：可增长屋面大梁的配筋率，缩小开间，在梁底端部增长正弯矩钢筋在梁的腹部增长温度筋，梁板问用油毡作隔离层，消除温度应力的影响，裂缝超过规范规定期，则用粘接材料修补，以免钢筋锈蚀。

3小结

以上对工程中常见的钢筋混凝土梁式结构裂缝进行了归纳，对其裂缝特性、开裂因素、防止措施和治理方法进行了总结，对钢筋混凝土梁式结构裂缝控制技术的研究，在实际过程中积极防止，对已出现的质量问题有针对性的进行解决，保证工程施工质量。一、引起混凝土开裂的因素：混凝土作为一种复合型的建筑材料，自身就具有不连续性，所以裂缝是其与生俱来的本性，混凝土结构带裂缝工作是业界的共识，裂缝产生的因素多种多样，但是裂缝宽度应当加以控制，一般宽度较大的肉眼可见裂缝以及贯穿截面也许引起渗漏的裂缝，由于已经影响到使用功能观感、密封和耐久性，作为质量缺陷应当加以解决。

形成可见裂缝的因素错综复杂，从技术的角度大体有以下几个方面：

设计不妥引起的裂缝；②、混凝土材料自身缺陷引起的裂缝；③、施工质量问题引起的裂缝；④、使用和维护不妥引起的裂缝；⑤、受到环境侵蚀而产生的耐久性裂缝；⑥、偶尔作用后产生的残余裂缝；二、混凝土开裂的机理：混凝土结构裂缝问题，通常是指混凝土结构表面出现的开裂现象，这是由混凝土内部的微裂缝通过外部作用发展而形成的，其中外部作用涉及两个方面，一是外部荷载对混凝土结构的直接作用；二是混凝土收缩、温差、逼迫位移等间接作用。混凝土结构表面的可见裂缝，是由上述外部作用引起内部微裂缝发展、延伸的结果。混凝土不同于钢材、木材或其他建筑材料，它是多相体的非匀质材料。由于组成成分的多样化，以及特殊的结构成型方式，决定了其不可避免地会存在裂缝，并且在正常情况下，混凝土结构事实上是带裂缝承载受力的。三、荷载作用引起的裂缝：混凝土结构承受外界荷载作用，并在构件内部引起各种内力-拉、压、弯、剪、扭、局压、冲切等。然而，对于混凝土内部应力场中的任何微小单元而言，其均可分解为拉应力和压应力两种内应力状态，并且可以作出应力场中互相垂直的主拉应力迹线和主压应力迹线。弯曲裂缝：表现为次梁或集中荷载下局部区域八字形裂缝，形成因素，主梁截面较小，混凝土强度不卟，局部配筋局限性，混凝土受拉开裂。斜压裂缝：当剪跨比较小时，如截面薄弱且混凝土强度局限性，则往往在对剪力之间发生斜压裂缝。裂缝由集中荷载处直接传向支座，随着荷载增长，由于混凝土承载力局限性而导致发生若干沿压肢方向的平行、短小、间断的斜压裂缝，最后导致混凝土压毁而丧失承载能力。破坏具有一定的脆性性质。剪切裂缝：剪裂缝是由剪切应力形成的裂缝。剪压裂缝：剪压破坏衡量的是受弯构件斜截面承载能力。这种破坏一般发生在剪跨比适中（1≤γ≤3），箍筋配置数量适当，截面尺寸也合适的梁中。一方面在剪弯段的受拉区出现一些垂直裂缝和细微斜裂缝，当荷载增长到一定强度时，就会出现一条又宽又长的主裂缝，称为临界斜裂缝在结构混凝土施工过程中，混凝土表面常会出现各种病害，其中混凝土裂缝是很普遍的结构性病害之一。它不仅影响结构的美观，也会减少结构混凝土的强度，影响结构的使用性能和使用寿命，给人们的生活、生产带来不便。因此，对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳及采用防止措施很有必要。

1裂缝的成因

在施工和使用过程中，引起建筑混凝土结构开裂的因素很多，当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不妥时，都非常容易产生裂缝，具体因素有以下几方面：

1.1

设计构造

在设计时考虑不周，结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中；在构造解决不妥时，现浇主梁在搁次梁处假如没有设立附加箍筋或附加吊筋；以及各种结构缝设立不妥等因素均容易导致混凝土开裂。

1.2

地基变形

建筑工程基础不均匀沉降是导致钢筋混凝土开裂的重要因素：

①房屋建于土质差别较大或软弱土质上。

②建筑物基础深浅不一。

③房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。

④建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等因素导致基础不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关，由于地基变形的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的，危害较大。

1.3

施工方面

施工工艺不妥是导致钢筋混凝土开裂的另一个重要因素。由于施工因素导致裂缝出现的因素很多，重要有：

①水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”，所以说只有把好材料的质量关，工程质量才会在主线上得到保证。

②混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实限度。因此混凝土的搅拌、运送、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都也许使裂缝产生的直接或间接因素。

③水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要因素。混凝土养护，特别是初期养护质量与裂缝关系密切。初期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。

④模板构造不妥，漏水、漏浆、支撑刚度局限性、支撑的地基下沉、过早拆模等都有也许导致混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都也许引起裂缝。1.4

结构受荷

在施工中和使用中由于结构受荷都也许出现裂缝。例如初期受震、构件堆放、运送、吊装时的垫块或吊点位置不妥、施工超载、张拉应力值过大等均也许产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同限度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30-40%的设计荷载，就也许出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的（这类裂缝也称为无害裂缝）。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的，需加以认真分析，慎重解决。

1.5

温湿度变化

当温度变化时，由于材料热胀冷缩，房屋各部分构件将产生各自不同的变形，引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致，屋面变形较大，当屋盖和墙体之间构造解决不妥，会使墙体受拉，当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时，产生温差裂缝。普通混凝土在空气中硬结，湿度发生变化时，体积会有所收缩，由此而在构件内产生拉应力，在初期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件初期养护不良，极易产生收缩裂缝。

2裂缝的控制措施

2.1

设计方面

①设计中的“抗”与“放”。在建筑设计中应解决好构件中“抗”与“放”的关系。所谓抗就是处在约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采用的有力措施，而所谓放就是结构完全处在自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采用的措施。设计人员应灵活地运用抗放结合、或以抗为主、或以放为主的设计原则来选择结构方案和使用的材料。

②设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面因素等而不得以时，应充足考虑采用加强措施。

③积极采用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中，有相称部分都是由于混凝土收缩而导致的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。

④重视对构造钢筋的结识。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

⑤对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

2.2

材料选择和混凝土配合比设计方面

①根据结构的规定选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强的水泥。

②选用级配优良的砂、石原料，含泥量应符合规范规定。

③积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目的已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到减少水泥用量、减少水化热、改善混凝土的工作性能和减少混凝土成本的作用。④对的掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充足考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的实验拟定膨胀剂的最佳掺量。

⑤模板构造要合理，以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝；模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大导致开裂，合理掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或不开裂