摘要：根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中裂縫的成因和構(gòu)件裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值，經(jīng)過系統(tǒng)的試驗(yàn)分析和整理，歸納了鋼筋混凝土梁式結(jié)構(gòu)常見裂縫問題，描繪了各類裂縫的典型特征及分析了各類裂縫原因，給出了裂縫治理的一般方法。
　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；梁；裂縫；裂縫控制
　　工程中的裂縫危害和控制
　　裂縫是固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，屬于材料強(qiáng)度理論范疇。工程裂縫現(xiàn)象是各類建(構(gòu))筑物中普遍存在的一種質(zhì)量缺陷。
　　裂縫及其擴(kuò)展是結(jié)構(gòu)破壞和倒塌的先兆，裂縫降低了結(jié)構(gòu)的承載力，裂縫引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化、保護(hù)層脫落、滲漏及構(gòu)件持久強(qiáng)度的降低等。
　　對混凝土的細(xì)觀研究及工程實(shí)踐證明，裂縫是難于避免的，是一種材料特征，如對建筑物抗裂要求過高，將會付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以極限承載力為基礎(chǔ)，但大多數(shù)工程的適用標(biāo)準(zhǔn)卻是由裂縫控制，世界上絕大多數(shù)國家都是以其經(jīng)濟(jì)能力來決定對建筑物裂縫控制的寬嚴(yán)程度。
　　裂縫按成因分為主應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫和變形(溫度、濕度、地基變形)裂縫；按形狀分為表面裂縫、貫穿裂縫、豎向裂縫、水平裂縫、斜裂縫、外寬內(nèi)窄裂縫、上寬下窄裂縫、上窄下寬裂縫、棗核形裂縫和對角線式裂縫；按裂縫擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)分為愈合裂縫、閉合裂縫、運(yùn)動裂縫、穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫。
　　按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，工程設(shè)計(jì)必須滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)是建筑物安全需要，正常使用極限狀態(tài)是從生產(chǎn)、生活、精神方面的要求。混凝土結(jié)構(gòu)最大裂縫寬度控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)環(huán)境和使用條件來制定(無腐蝕介質(zhì)、無防滲要求時(shí)為0.3—0.4mm；輕微腐蝕、無防滲要求時(shí)為0.2—0.3mm；嚴(yán)重腐蝕、有防滲要求時(shí)為0.1—0.2mm)。普通鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)力接近30％極限荷載(混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度、鋼筋應(yīng)力達(dá)到50一60MPa)時(shí)出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度在0.05—0.1mm，這種裂縫不影響結(jié)構(gòu)安全，還可承受70％-一80％極限荷載；許多工程的梁式結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)僅在自重作用下出現(xiàn)受拉區(qū)開裂或剪力區(qū)主拉應(yīng)力裂縫；有的因拆模過早、抗拉強(qiáng)度不足，裂縫是常見的，但其極限承載力不會降低，總的安全度不變。變形裂縫較多出現(xiàn)在剛架、特種結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等超靜定結(jié)構(gòu)中，但這類結(jié)構(gòu)承載力安全儲備充足，韌性良好，能適應(yīng)較大變形而不致倒塌。處理這類裂縫時(shí)，可根據(jù)裂縫出現(xiàn)后應(yīng)力衰減情況從寬控制。
　　實(shí)踐表明，有些裂縫是無害的，或者其害處是可為人類所控制的。對工程結(jié)構(gòu)裂縫特征、機(jī)理和控制的研究，是有現(xiàn)實(shí)意義的。雖然，國內(nèi)外的專家、學(xué)者在這方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料，但尚嫌不足，為此，本文作者經(jīng)長期系統(tǒng)地試驗(yàn)和整理，并提升到理論高度進(jìn)行了綜合分析。現(xiàn)就對于混凝土梁裂縫特征、開裂原因的分析和裂縫處理方法總結(jié)如下。
　　2鋼筋混凝土梁式構(gòu)件裂縫與處理
　　2．1鋼筋混凝土梁側(cè)面豎向裂縫和龜裂縫
　　鋼筋混凝土梁側(cè)面豎向裂縫和龜裂縫如圖1所示。這類裂縫特征：豎向裂縫一般沿梁長度方向基本等距，裂縫高度多在梁高中部，呈中間大兩頭小的趨勢，深淺不一，嚴(yán)重時(shí)，裂縫深度可達(dá)100—200mm，更嚴(yán)重時(shí)，則出現(xiàn)穿透裂縫；龜裂縫多在梁上下邊緣出現(xiàn)，且沿梁長非均勻分布，裂縫深度淺，為表層裂縫。開裂原因：產(chǎn)生豎向裂縫的原因是混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)澆水不夠，特別是在拆模后未做潮濕養(yǎng)護(hù)，夏季施工時(shí)易于發(fā)生，是一種干縮裂縫；產(chǎn)生龜裂縫的原因是模板澆水不夠，特別是采用未經(jīng)水濕透的木模時(shí)，容易產(chǎn)生這種裂縫。控制處理：對這類裂縫，裂縫寬度小于0.1mm的可不處理；裂縫寬度為0.1～0.3mm的作表面封閉處理；裂縫寬度為0.3～1.0mm的可用環(huán)氧樹脂漿液灌注；裂縫寬度大于1．0mm的可用微膨脹水泥漿液修補(bǔ)，修補(bǔ)前，應(yīng)在裂縫表面涂刷一層水泥漿界面劑。對比較嚴(yán)重的龜裂縫，因其混凝土強(qiáng)度較低，甚至出現(xiàn)剝皮掉角現(xiàn)象，則應(yīng)將疏松部分清除并鑿毛，用高強(qiáng)度水泥砂漿嵌補(bǔ)。
　　
　　2．2鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫
　　鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫如圖2所示。這類裂縫特征：裂縫與鋼筋方向一致，較多出現(xiàn)在已交工使用一段時(shí)間后的鋼筋混凝土梁上，隨著時(shí)間的推移，有逐漸發(fā)展的趨勢。裂縫原因：鋼筋銹蝕、氧化鐵膨脹所致，更進(jìn)一步是混凝土保護(hù)層過薄，使用了含氯外加劑，使用環(huán)境中富含腐蝕性氣體或液體侵入混凝土，工業(yè)廠房中常見這種裂縫。鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫會導(dǎo)致鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)率降低，甚至危及結(jié)構(gòu)安全和耐久性，因此，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。預(yù)防措施包括：設(shè)計(jì)時(shí)，考慮加大保護(hù)層厚度；施工時(shí)，將鋼筋骨架固定好后，主筋下部加墊塊，確保混凝土保護(hù)層厚度；使用不含氯化物的外加劑；對鋼筋混凝土梁做好防腐處理并做好維護(hù)。
　　
　　加固處理：一般情況下，先將裂縫用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)，然后，采用外包型鋼加固、外包鋼筋混凝土套加固、預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固、預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固、粘鋼加固等技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　2．3鋼筋混凝土梁集中荷載處的裂縫
　　鋼筋混凝土梁集中荷載處的裂縫如圖3所示。這類裂縫特征：在次梁與主梁交接處，次梁下面兩側(cè)出現(xiàn)斜向裂縫，屬荷載作用裂縫。裂縫原因：設(shè)計(jì)或施工混凝土強(qiáng)度過低，設(shè)計(jì)加密箍筋或吊筋配筋不足，施工時(shí)鋼筋上移。預(yù)防措施：按規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)橫向鋼筋，施工時(shí)，應(yīng)保證混凝土施工質(zhì)量和鋼筋定位準(zhǔn)確。這類裂縫通常需進(jìn)行加固處理。處理方法：采用粘鋼板加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．4鋼筋混凝土主梁兩端上部斜裂縫
　　鋼筋混凝土主梁兩端上部斜裂縫如圖4所示。這類裂縫特征：裂縫分布在主梁兩端上部，呈斜向裂縫，裂縫寬度表現(xiàn)為上口大下口小；裂縫多在交工使用后出現(xiàn)。裂縫原因：主梁兩端有較強(qiáng)約束造成，如薄腹梁兩端上部有剛性較大的天窗架，由于天窗架與薄腹梁兩端預(yù)埋件焊牢，則當(dāng)薄腹主梁在荷載作用下變形時(shí)，在梁兩端產(chǎn)生一定的彎矩和剪力，造成梁端出現(xiàn)裂縫。預(yù)防措施：在梁端配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。處理方法：一般情況下，采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．5鋼筋混凝土連續(xù)梁負(fù)彎矩裂縫
　　鋼筋混凝土連續(xù)梁負(fù)彎矩裂縫如圖5所示。這類裂縫特征：裂縫出現(xiàn)在近支座部位或主次梁交接部位，裂縫寬度上大下小，至梁下口受拉主筋處閉合。裂縫原因：鋼筋混凝土梁上口負(fù)彎矩過大，導(dǎo)致負(fù)彎矩受拉區(qū)開裂。預(yù)防措施：在梁端配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。處理方法：采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．6鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫
　　鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫如圖6所示。這類裂縫特征：垂直裂縫多出現(xiàn)在梁跨中部位，鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫多出現(xiàn)在梁兩端；這類裂縫多在施工階段或使用階段出現(xiàn)，屬典型的荷載裂縫。裂縫原因：主要有設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面的原因，設(shè)計(jì)截面尺寸選擇不當(dāng)、正截面受拉主筋配筋不足、斜截面橫向箍筋配筋不足等因素，均可導(dǎo)致產(chǎn)生鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫；施工時(shí)，混凝土實(shí)際強(qiáng)度偏低、受拉主筋上浮移位或少放、斜截面橫向箍筋少放、施工荷載超載等因素，也會導(dǎo)致產(chǎn)生鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫；使用荷載過大，也會產(chǎn)生這類裂縫。鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫是典型的荷載裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將危及結(jié)構(gòu)安全使用，因此，需查明產(chǎn)生裂縫的原因，針對不同情況和危害程度進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。處理方法：一般情況下，先將裂縫用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)，然后，采用外包型鋼加固、外包鋼筋混凝土套加固、預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固、預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固、粘鋼加固、u形箍加固等技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．7鋼筋混凝土梁受壓區(qū)裂縫
　　鋼筋混凝土梁受壓區(qū)層狀裂縫如圖7所示。這類裂縫特征：裂縫出現(xiàn)在鋼筋混凝土梁受壓區(qū)附近，水平裂縫和垂直裂縫交織，形成網(wǎng)狀。裂縫原因：鋼筋混凝土梁受壓區(qū)配筋不足，設(shè)計(jì)截面尺寸選擇不當(dāng)；施工時(shí)，混凝土實(shí)際強(qiáng)度偏低，受壓區(qū)主筋下浮移位或少放，施工荷載超載，使用荷載過大，也會產(chǎn)生這類裂縫。鋼筋混凝土梁受壓區(qū)層狀裂縫，是典型的荷載裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將危及結(jié)構(gòu)安全使用。處理方法：一般情況下，在受壓區(qū)采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．8鋼筋混凝土圈梁、框架梁、基礎(chǔ)梁斜裂縫
　　如圖8所示，這類裂縫特征一般呈斜向裂縫，較集中在跨中部位，但有時(shí)也可能出現(xiàn)在端部(如框架梁)，且貫穿整個(gè)梁高。裂縫原因：主要是基礎(chǔ)不均勻沉降所引起，裂縫高端指向地基不均勻沉降方向。圖8所示鋼筋混凝土圈梁、框架梁、基礎(chǔ)梁斜裂縫，是比較典型的基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將危及建筑物安全使用。因此，在處理這類裂縫以前，首先應(yīng)查明基礎(chǔ)下沉的原因，并采取措施確保地基不再繼續(xù)下沉，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。處理方法：采用外包型鋼加固和粘鋼板加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。
　　
　　2．9鋼筋混凝土屋面梁溫度裂縫
　　對176根屋面大梁檢查，其中，82根薄腹梁、88根花籃梁、6根預(yù)制裝配梁均有貫穿性裂縫。用矩形梁和花籃梁比對試驗(yàn)，結(jié)果矩形梁因表面用油氈隔離、屋面板熱膨脹而梁溫度應(yīng)力極小而未開裂，花籃梁開裂。裂縫形態(tài)如圖9所示。A型裂縫，原因是梁的跨度大而配筋率較小，裂縫一直延伸到梁底，裂縫間距0.7～1.0m左右，跨中集中，最大寬度1～2mm，大梁初看很危險(xiǎn)，其實(shí)裂縫對大梁撓度的增加相對于正常使用荷載下的撓度仍很小。B型裂縫主要出現(xiàn)在跨度較小、配筋率較高的大梁上，裂縫寬度較小，間距0.7～1.0m左右，形狀兩頭小中間大。C型裂縫主要出現(xiàn)在跨度小、配筋高的大梁上，裂縫寬度小于0.3mm，間距一般均在0.7～1.0m左右，裂縫位置均在主筋以上。治理方案：可增加屋面大梁的配筋率，縮小開間，在梁底端部增加正彎矩鋼筋在梁的腹部增加溫度筋，梁板問用油氈作隔離層，消除溫度應(yīng)力的影響，裂縫超過規(guī)范要求時(shí)，則用粘接材料修補(bǔ)，以免鋼筋銹蝕。
　　
　　3小結(jié)
　　以上對工程中常見的鋼筋混凝土梁式結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了歸納，對其裂縫特征、開裂原因、預(yù)防措施和治理方法進(jìn)行了總結(jié)，對鋼筋混凝土梁式結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)的研究，具有參考意義。
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