淺析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫形態(tài)及修補(bǔ)措施

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    摘  要：分析了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及形態(tài)，探討了混凝土裂縫的修補(bǔ)方法，并對(duì)幾種修補(bǔ)方法進(jìn)行了比較，以解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，從而提高混凝土工程的耐久性。
    關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土，裂縫形態(tài)分析，修補(bǔ)方法
    鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋與混凝土兩種性質(zhì)不同的材料組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，是一種耐久性比較好的材料，被廣泛應(yīng)用到國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例中。但它在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，功能將逐漸減退，直至最終達(dá)到破壞，這是一個(gè)不可逆的過(guò)程，實(shí)際上也就是耐久性的問(wèn)題。隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)功能日趨復(fù)雜，商品混凝土的增加和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率大大增加，這些裂縫的出現(xiàn)，不僅影響了混凝土表面的觀感質(zhì)量，更嚴(yán)重的是造成了結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋的提前銹蝕，降低了混凝土的抗?jié)B性，影響了結(jié)構(gòu)的正常使用及耐久性能，認(rèn)真分析這些裂縫的原因，采取針對(duì)性的措施，對(duì)提高混凝土工程的耐久性有著重要意義。
一、裂縫原因分析
    致使建筑物裂縫的因素很多，宏觀上可分為原材料質(zhì)量低劣或選用不當(dāng)，施工質(zhì)量不合格，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，使用不當(dāng)或環(huán)境的不良影響等四個(gè)方面。
    原材料對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫影響最大的是水泥品種及質(zhì)量，單就裂縫而言，硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥水化熱較高，大體量現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)易于裂縫；火山灰水泥及快硬水泥干縮性大，大面積混凝土結(jié)構(gòu)易于裂縫；礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥抗凍性較差，干濕交替工程易于裂縫。礦渣水泥易發(fā)生沉縮和泌水現(xiàn)象。水泥含量越高，混凝土收縮越大，產(chǎn)生裂縫的可能性就越大。砂石含泥量過(guò)大，存在反應(yīng)性骨料，外加劑不當(dāng)或過(guò)量等，均容易造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。
    施工質(zhì)量不合格對(duì)建筑物裂縫形成最為直接，分混凝土、鋼筋及模板三方面?；炷练矫?，如混凝土配合比不當(dāng)或泵送時(shí)改變了配合比，混凝土摻合料拌合不勻，混凝土攪拌時(shí)間不夠或過(guò)長(zhǎng)，混凝土澆筑順序或接打處理不當(dāng)，混凝土振搗不充分，混凝土硬化前受震動(dòng)或受力，混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或不充分或受凍?；炷翉?qiáng)度過(guò)低會(huì)直接降低結(jié)構(gòu)的抗裂性。鋼筋方面，如混凝土在結(jié)硬期鋼筋被擾動(dòng)，鋼筋保護(hù)層過(guò)小。模板方面，如模板變形，模板支撐下沉，模板漏漿，過(guò)早拆模。
    設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成的結(jié)構(gòu)裂縫，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)方案及布置不合理，結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)抗裂性過(guò)低，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理等方面。內(nèi)力分析常見(jiàn)的錯(cuò)誤是，計(jì)算簡(jiǎn)圖與實(shí)際不符，荷載取值偏小或漏項(xiàng)，未考慮溫度收縮應(yīng)力及地基差異沉降所產(chǎn)生的內(nèi)力；承載力計(jì)算常見(jiàn)的錯(cuò)誤是，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗彎，不計(jì)算抗剪、抗扭；結(jié)構(gòu)抗裂驗(yàn)算常易被忽視，尤其是手算；結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，主要是伸縮縫及施工縫設(shè)置不當(dāng)，配筋不合理，只配受力鋼筋，忽略構(gòu)造鋼筋的作用和配置，如簡(jiǎn)支梁板入墻不配負(fù)筋，現(xiàn)澆連續(xù)板只配受力鋼筋，不設(shè)收縮溫度筋，高梁不設(shè)腰筋等。
    使用不當(dāng)及環(huán)境的不良影響，多表現(xiàn)為荷載超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定，周圍存在酸、鹽及氯化物等有害介質(zhì)作用，環(huán)境溫、濕度急劇變化，構(gòu)件各部位溫、濕度差過(guò)大，表面受熱過(guò)度或火災(zāi)，建筑物處于反復(fù)凍融和干濕交替狀態(tài)等。
二、裂縫形態(tài)分析
    1．荷載裂縫
    荷載裂縫又稱受力裂縫，是外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫。如圖1～7所示，這種裂縫規(guī)律性極強(qiáng)，一般通過(guò)計(jì)算分析可以得出確切的結(jié)論。典型的簡(jiǎn)支梁受力裂縫應(yīng)如圖1，跨中為正截面受彎裂縫，垂直于梁軸，下大上??；端部為斜截面受剪裂縫，起始于支座，指向梁頂集中荷載。鋼混凝土柱在軸心受壓荷載下的裂縫如圖2，裂縫沿柱軸縱向分布，中間稍密。大偏心受壓柱裂縫如圖3，裂縫集中在最大彎矩部位，受拉面裂縫為水平走向，外大內(nèi)小，垂直于柱軸；臨近極限狀態(tài)，受壓面混凝土有壓碎現(xiàn)象。牛腿受力裂縫如圖4，受剪裂縫起始于集中荷載作用點(diǎn)，斜向牛腿外斜面與下柱面交匯點(diǎn)延伸；受彎裂縫起始于牛腿支承面與上柱面交匯點(diǎn)，斜向柱內(nèi)延伸。框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆樓蓋裂縫如圖5，板面裂縫成環(huán)狀，沿框架梁邊分布；板底裂縫成十字或米字，集中于跨中。預(yù)應(yīng)力大型屋面板張拉裂縫如圖6，裂縫分布于板面，垂直于長(zhǎng)軸，由板面向下延伸；有的縱肋預(yù)應(yīng)力筋端部還存在局壓裂縫。轉(zhuǎn)角陽(yáng)臺(tái)或挑檐板裂縫如圖7所示，位于板面，起始于墻板交界，以角點(diǎn)為中心成米字形向外延伸。
    2．溫度收縮裂縫
    溫度收縮裂縫是建筑物最常見(jiàn)的一種裂縫，主要是由于結(jié)構(gòu)溫度變形及材料收縮變形受阻及應(yīng)力超標(biāo)所致。據(jù)調(diào)查，收縮裂縫與原材料品質(zhì)、施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)類型較為密切，一般，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)或超靜定結(jié)構(gòu)較裝配式結(jié)構(gòu)或靜定結(jié)構(gòu)收縮裂縫多；平面尺寸大、施工質(zhì)量差的房屋收縮裂縫相對(duì)較多。如圖8，典型的現(xiàn)澆樓板收縮裂縫主要集中于房屋中部，沿樓層方向沒(méi)有明顯差異，裂縫形態(tài)為棗核狀，中間粗兩端細(xì)，絕大部分止于梁、墻邊。
    3．碳化銹蝕裂縫
    我國(guó)《鋼鐵工業(yè)建(構(gòu))筑物可靠性鑒定規(guī)程》關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性給定了評(píng)估方法，該方法主要建立在混凝土碳化及鋼筋銹蝕的基礎(chǔ)上，認(rèn)為混凝土碳化到鋼筋部位，鋼筋失去了混凝土鈍化膜保護(hù)，會(huì)逐漸生銹，鋼筋生銹后體積膨脹，會(huì)引起混凝土沿鋼筋開(kāi)裂；混凝土裂縫的開(kāi)展，反過(guò)來(lái)又促使鋼筋更快銹蝕，尤其是當(dāng)環(huán)境濕度較大，周圍存在有害介質(zhì)時(shí)，這種惡性循環(huán)速度顯著加快。因此，碳化銹蝕裂縫，必須給予高度重視。如圖9，碳化銹蝕裂縫的特征是，裂縫沿鋼筋分布，系由膨脹鐵銹向外將混凝土脹開(kāi)，裂縫周圍混凝土發(fā)酥，高出原有混凝土表面，并附著有褐色銹漬滲出物。
    4．反復(fù)凍融產(chǎn)生的裂縫
    驗(yàn)研究表明，長(zhǎng)期與水接觸的混凝土，當(dāng)溫度為-4～-20℃時(shí)，表現(xiàn)為“冷脹熱縮”。寒冷地區(qū)的外露混凝土結(jié)構(gòu)，年復(fù)一年地遭受雨雪浸蝕，長(zhǎng)期處于干濕交替、反復(fù)凍融的狀態(tài)下，當(dāng)混凝土密實(shí)度較差、空隙率較大時(shí)，容易產(chǎn)生如圖10所示的凍脹裂縫，造成結(jié)構(gòu)表面混凝土酥松、剝落，引起鋼筋銹蝕。