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混凝土结构裂缝的产生原因及控制措施
作者：海力
来源：《品牌与标准化》2014年第12期
【摘 要】 混凝土结构裂缝问题是建筑工程中较为常见的问题，本文从混凝土结构裂缝的表现特征、产生原因、裂缝类型及防治措施等几个方面进行了分柝。 【关键词】 裂缝 特征 措施 1 混凝土结构裂缝的表现特征
现代土木建筑工程，绝大多数都离不开混凝土，由于工程施工的差异，混凝土构造物使用环境恶化以及建筑结构承载力的变化，造成混凝土产生各种各样的病害。其中裂缝病害约占70％以上，在裂缝病害中，由于混凝土变形引起的裂缝约占80％一85％，由于荷载引起的裂缝约占15％一20％左右。恶劣环境引起混凝土强度下降的病害约占30％左右，混凝土强度的降低，结构承载力下降是造成建筑物事故的重要原因。因此，要经常注意检查建筑物在使用过程中的强度变化，并采取相应措施。 2 裂缝分类及产生的原因 2.1梁的顺筋裂缝
顺筋裂缝这是一种沿梁、柱纵向钢筋方向出现的混凝土裂缝，是由于钢筋锈蚀所引起的裂缝的出现和存在，对结构构析的承载力和耐久性将造成极大的影响，是结构中必须重视和及时处理的裂缝。
钢筋锈蚀的原因可归纳以下三方面：
(1)混凝土碳化。混凝土在水泥水化过程中产生氢氧化钙，钢筋周围混凝土孔隙的水是饱和含氢氧化钙的电解质，它的碱性较高，pH值在12～14之间，使钢筋表面生成阴止钢筋锈蚀作用的钝化膜。混凝土是一种多孔性材料，当空气中的二氧化碳化学反应生成碳酸钙和水，降低了混凝土的pH值，削弱了混凝土对钢筋的碱性保护作用。据有关资料表明，混凝土的pH值大于等于11.5时，钢筋不会锈蚀。当pH值降低到9或以下的混凝，则称为已碳化的混凝土。
由于混凝土碳化引起钢筋混凝土构件中的钢筋锈蚀，构件表面开裂出现顺筋裂缝，严重时造成混凝土剥落。这种现象在许多钢筋混凝土露天构件中可以观察到，如阳台或桥梁的栏杆、公园花架、非预应力混凝土电线杆等等。从混凝土碳化现象，对钢筋混凝土构件不能认为如同天然石结构一样，具有使用年限长且无需维修。为减缓其碳化，对构件钢筋保护层厚度及采取构件表面有抹灰等饰面应有足够的重视，以保证钢筋混凝土构件的耐久。
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(2)混凝中含有氯盐钢筋混凝土构件的混凝中存在氯离子，是钢筋锈蚀的重要原因。钢筋混凝土构件，在寒冷地区施工，为降低混凝土的冰点，搅拌混凝土时掺加氯盐(氯化钙、氯化钠)，有的地区配制混凝土采用海水、海砂，有的建筑物、构筑物处在海边，使用过程中接触海水或受海水蒸发影响，使构件的混凝土含有或吸收了氯离子，使混凝土高碱性电解质中钢筋表面钝化膜遭到破坏，使钢筋产生锈蚀。
因混凝土内存在氯离子引起钢筋锈蚀，构件产生顺筋裂缝而不得不进行加固补强处理的工程为数不少。例如，北京工人体育场、北京工人体育馆、中国历史革命博物馆、北戴河某疗养所等建筑物，由于钢筋混凝土构件混凝土搅拌时掺有氯盐，引起钢筋锈蚀产生顺筋裂缝，相继进行了加固补强处理。湛江码头工程在1985年施工时，因为梁柱的钢筋保护层厚度不足，混凝土密实性较差，海水蒸发氯盐被掺入混凝土内，引起钢筋严重锈蚀，严生大量顺筋裂缝，有的造成混凝土剥落，在1996年凿掉锈蚀钢筋周围混凝土，采用了喷砂除锈喷水泥砂浆进行加固补强。
(3)其它原因引起钢筋锈蚀
①由于外部荷载或混凝土收缩产生横向裂缝，或构件混凝土存在蜂窝麻面等缺陷，外界侵蚀性介质渗入，因而引起钢筋锈蚀。
②钢筋混凝土构件长期受烟气侵蚀，烟气中的二氧化碳与水生成硫酸，促使混凝土加速碳化，使钢筋锈蚀。
③造纸厂蒸煮车间、电厂冷却塔、工业热力站、锅炉房等工程，高温蒸气使构件的钢筋锈蚀影响更大。
④某些生产氯化钙、酸性原料等的代工厂，环境有害介质对构件混凝土侵蚀性很大，严重促使钢筋锈蚀。
⑤应力腐蚀是钢筋腐(锈)蚀的一种类型，其腐蚀机理是当钢筋在拉应力状态下，表面出现许多微裂纹，导致钝化膜的破坏，在裂纹处比较活化，作为阳极而腐蚀。腐蚀与应力的共同作用使裂纹迅速深向发展，可能造成钢筋突然断裂，应力腐蚀造成钢筋断裂而结构构件破坏的事例在工业与民用建筑工程中不少见。
⑥杂散电流的影响引起钢筋锈蚀。工业用电，特别是直流电，它漏泄到钢筋混凝土构件中时，使钢筋表面混凝土的pH值下降，钝化膜遭到破坏。当直流电在阳极区长期作用，水泥石的主要成分水合硅酸钙和水合铝酸钙的稳定性均遭破坏。在一些直流电解车间、地下铁工程等，电流漏泄现象较为普遍，有的还十分严重，对工程结构构件的耐久性非常不利。 2.2梁的竖向裂缝
梁的竖向裂缝是与梁的纵向轴相垂直的混凝土裂缝，此类裂缝是由下列原因所造成：
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(1)胀缩引起现浇钢筋混凝土结构，如果平面长度较大，在浇灌混凝土时不采取留施工后浇缝或掺防止混凝土硬化过程中收缩开裂的外加剂等措施，往往出现因混凝土收缩产生的框架及楼板裂缝。当结构平面长度较长，伸缩缝间距大于规范的要求，外墙及屋面保温、隔热较差，在温度影响下梁、板产生膨胀或收缩引起的裂缝。上述两种原因在有的工程中可能是综合的。这类裂缝的特征是形状呈枣核形，上下细，中部宽，因为梁上部有楼板及钢筋的约束，下部有钢筋约束。这类裂缝是贯通梁截面，两侧面在同一截面同时出现，裂缝宽度随梁截面高度、跨度、伸缩缝间距、建筑物保温热隔情况等各异，一般在0.1mm~0.4mm之间，有的工程裂缝宽度达0.5mm以上。
(2)受力引起现浇或预制钢筋混凝土梁，在使用过程中，正常外荷载或超载情况下，在受拉区出现竖向裂缝。这类裂缝的特征是形状呈三角形，外边缘宽，向里延伸短且逐渐变细，贯通梁截面，裂缝宽度及高度随受荷大小而不同，一般比较细,高度较小。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)，非预应力钢筋混凝色取大裂缝宽度允许值，应按结构构件工作条件、构件类型分别为0.2mm~0.3mm，对裂缝控制有特殊要求的构件，裂缝宽度允许值应适当减少。
梁由于基础不均匀沉降产生的端部裂缝，也属于受力裂缝，是弯曲裂缝，发生在受拉区，一旦宽度较大，形状呈受拉边缘裂缝宽，往里逐渐变细的三角形。
(3)梁箍筋紧贴模板，没有满足规定的保护层厚度形成的竖向裂缝这类裂缝往往与箍筋锈蚀产生的顺筋裂缝、混凝土收缩或温度影响产生的裂缝相似，不易判别，但这类裂缝的特点是梁拆模板后不久即可发现，裂缝宽度上下均匀，裂缝间距与梁箍筋间距一致，一般只在梁的一个侧面出现，同一截面两侧不贯通。 2.3梁的斜向裂缝
梁的斜向裂缝是与梁的纵向轴成一定角度的混凝土裂缝，此类裂缝主要是由于外荷载作用下梁的受剪承载力不足所引起，发生的梁受剪力大的部位，裂缝一旦出现，其宽度较大，一般在0.3mm以上。有的工程，这类裂缝与胀缩引起的裂缝相组合，分布在梁的全跨度，其特征是靠近梁支座的裂缝与梁纵向轴成45°一60°角，向跨中角度逐渐变化，在无剪力部位形成竖向裂缝分布的大梁。 2.4门窗洞口角部裂缝
钢筋混凝土门窗洞口角部裂缝这类裂缝的在钢筋混凝土剪力墙结构的住宅、公寓、饭店等建筑物屋顶层普遍存在，在房屋纵横向靠两端的洞上口更为明显，其它楼层也不同程度地出现这类裂缝。
混凝土结构裂缝的产生原因及控制措施
