钢筋混凝土梁裂缝的分析和处理

钢筋混凝土梁裂缝的分析和处理

李紫东

（广东保利房地产开发有限公司）

摘要：钢筋混凝土梁的裂缝控制是建筑工程中很重要的问题之一，

在查阅大量资料的基础上，分析了梁裂缝的种类和特征，概述了混凝土梁裂缝产生的原因，提出了裂缝的处理措施。

关键词：钢筋混凝土梁裂缝处理

0引言

由于混凝土的抗拉强度ｆｔ很低，产生很小的拉应变就可能出现裂缝。在正常条件下，结构都是带裂缝工作，裂缝是不可避免的。结构裂缝的存在将直接破坏结构的整体性，形成内部力学断面，导致应力状态恶化，经过长期的累积必然会导致结构发生破坏或使用性能降低。裂缝同时造成了巨大的经济损失，对出现裂缝的建筑物结构构件进行修补和翻修将会投入巨额费用。因此需要分析钢筋混凝土梁裂缝的成因，找出如何去解决问题，提出处理办法，是十分必要的。

1钢筋混凝土梁裂缝的特征

钢筋混凝土梁裂缝的特征作详细的分析，见下表。

类型特征

梁侧面竖向裂缝和龟竖向裂缝一般沿梁长度方向基本等距，裂缝高裂缝度多在梁高中部，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缘出现，且沿梁长非均匀分布，裂缝深度浅，为表层裂缝［１］。

梁水平顺筋裂缝裂缝与钢筋方向一致，较多出现在已交工使

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。

梁集中荷载处的裂缝在次梁与主梁交接处，次梁下面两侧出现斜

向裂缝。

主梁两端上部斜裂缝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。

连续梁负弯矩裂缝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

梁垂直裂缝和斜裂缝垂直裂缝多出现在梁跨中部位，钢筋混凝土

梁垂直裂缝和斜裂缝多出现在梁两端；这类裂缝多在施工阶段或使用阶段出现，属典型荷载裂缝。

2钢筋混凝土梁裂缝的成因及分类

大量工程实践中发现，钢筋混凝土梁的裂缝形态多样，发展程度有别，形成裂缝的主要原因可分作两类。

2.1荷载引起的裂缝钢筋混凝土结构在荷载作用下，承受拉（轴）力和弯矩的构件在横截面上有一维的拉应力，承受剪力和扭矩的构件，或二维和三维结构有主拉应力。这些构件都将出现垂直于主拉应力方向的裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通全截面。例如截面高度较大的梁，裂缝宽度在钢筋位置处较窄，而稍远去的腹部裂缝更宽；梁端斜裂缝在截面高度中间部分最宽，上、下端较窄；等等。钢筋混凝土结构在轴压力或压应力作用下也可能产生裂缝，例如梁受压区顶部的水平裂缝。

2.2非荷载作用下产生的裂缝在钢筋混凝土结构工

程中大量出现的裂缝，并非与荷载作用有直接关系，而是由于变形作用引起的。包括温度变形、收缩变形及地基不均匀沉降变形等引起的裂缝。①施工材料和工艺质量引起的裂缝。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。②钢筋锈蚀引起的裂缝。钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入］。③地基不均匀沉降引起的裂缝。构件由于结构和构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理，或地基受到破坏，使混凝土浇筑后，地基产生不均匀沉降。这种裂缝多属贯穿性的，其走向与沉陷情况有关，一般与地面成４５°或９０°方向发展，裂缝的宽度与荷载的大小有关，而且与不均匀沉降值成正比。④收缩裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：水泥品种、标号及用量、骨料品种、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间等。⑤温度裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。另外，蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，均易出现裂缝。

3钢筋混凝土梁裂缝的处理措施

3.1不降低承载力的裂缝①注入法。首先裂缝处安设注入用管，其它部位用表面处理法封住，可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法，此法在裂缝宽大于０．２ｍｍ时，效果较好，当裂缝宽度较小且较深时，使用低粘度环氧树脂注入材料，使用低粘度环氧树脂注入材料，用电动泵或手动泵注入修补。②充填法。宽度小于０．３ｍｍ，深度较浅裂缝、或是裂缝中有充填物，可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理，一些小规模裂缝的简易处理也可以采用这种方法。用修补材料直接填充裂缝，作业简单，费用低。具有很高的优势，但一般用来修补较宽的裂缝（大于０．３ｍｍ）的裂缝。③表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法。不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，难以灌入浆材的细而浅的裂缝都是表面涂抹适用的范围。表面贴补（土工膜或其它防水片）法用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用，用于大面积漏水（蜂窝麻面或不易确定漏水位置、变形缝）。

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建筑施工

浅谈湖南安江水电站工程大体积砼施工技术

郑雪洪

（广东水电二局股份有限公司）

摘要：本文阐述了湖南安江水电站工程大体积砼的施工与质量控

制。施工中从优化配合比入手，合理有序地组织砼的供应及浇筑，采用测

温技术和冷却水循环降温结合的温差控制技术，确保了砼的施工质量。

关键词：大体积砼施工技术材料选取配合比设计温差控制

1工程概况

安江水电站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境内的安江镇，是一座以发电为主，兼有航运、旅游等综合利用效益的水利水电工程。该工程枢纽建筑物主要由溢流闸坝、电站厂房、船闸、左右岸及铜鼓洲连接土坝等组成。溢流坝布置在左、右汊河床中，共布置泄洪闸１８孔，其中左汊６孔，右汊１２孔，单孔净宽均为２０ｍ，闸墩厚３．５ｍ，堰顶高程均为１５２ｍ，每孔设２０ｍ×１３ｍ的钢质弧形闸门。发电厂房布置在左汊右侧，为河床式，装有４台３５ＭＷ灯泡贯流式水轮发电机组，水轮机转轮直径７．０ｍ；主副厂房平面尺寸８２．０×３４．０ｍ。船闸布置在左汊河道左侧，为单级Ⅴ级航道船闸，闸室有效尺度为１００ｍ×１２ｍ×３ｍ（长×宽×门槛水深），设计吨位５００ｔ。

2施工技术难点分析2.1工期紧张，砼总方量多，要求不允许出现砼冷缝。砼的供应、浇筑的组织协调工作量大而繁杂。

2.2夏季高温和冬季气低温对大体积砼浇筑施工影响较大。

2.3大体积砼施工中易产生温度裂缝。温度裂缝控制

（上接第１６０页）

是保证工程结构质量的关键。

3大体积砼裂缝产生的机理

由于大体积砼浇筑时，内部水化热大且不能及时散发，导致内部温度升高，形成较大内外温差从而形成裂缝。

3.1水泥水化热是大体积砼中的主要温度因素。砼在硬结过程中，由于水泥的水化作用，在初始几天产生大量的水化热，砼温度升高。由于砼导热不良，相对散热较小，形成热量的积聚。内部水化热不易散失，外部砼散热较快，水化热温升随砼厚度增加而加大，砼形成一定的温度梯度。当温度梯度大到一定程度时，表面拉应力超过砼的极限抗拉强度时，砼表面产生裂缝，影响结构整体受力和使用耐久性。

3.2外界气温的变化对大体积砼施工的影响是显而易见的。大体积砼的浇筑温度随着外界气温会发生变化。外界气温愈高，砼的浇筑温度也愈高。而如果外界温度下降，又增加砼的降温幅度，会增大内外层砼温差，这对大体积砼极为不利。

3.3造成砼收缩、徐变的因素主要有两点：一是砼约８０％的水分会蒸发，形成砼的毛细空隙，体积相应发生变形。二是由于内部水分的蒸发，砼体积会产生收缩。如果砼收缩后再处于水饱和状态，可以几乎恢复原体积。干湿交替会引起砼体积的交替变化，这对砼是很不利的。

4优化砼配合比，严格控制原材料质量大体积砼施工中对裂缝的控制非常重要，其中优化配4总结

本文将梁裂缝作了分类，分析其特征和成因，最后阐述了梁裂缝的处理措施。总之，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。鉴于钢筋混凝土梁裂缝的普遍性和复杂性，控制混凝土结构裂缝要从材料的选择、设计和计算、构造、施工和养护等方面密切配合，才能得到很好的效果。应针对裂缝的成因、贯彻预防为主的原则，一旦产生裂缝，应全面调查分析，查明原因，取得加固依据，为确保结构安全和避免不必要的损失，加强设计施工及使用等方面的管理，在选择处理方法上，为了求得施工方便、经济高效，可以比较论证、综合考虑。

参考文献：

3.2影响梁的承载能力的裂缝采用经济高效的方

法，达到加固的目的，可采用常见的四种方法，如果梁的裂缝情况影响了梁的承载，应更慎重研讨，分析比较。①梁的三面或四面加做围套法。采用梁的三面或四面加大，做钢筋混凝土围套加固较为适宜的，是在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下，一般两侧大于５０ｍｍ，上下大于１００ｍｍ为宜，采用四面围套时所用壁厚应据实际情况而定，纵向钢筋及箍筋通过计算确定。②粘贴加固法。为使钢板或型钢与混凝土连接成整体共同工作，将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂，粘结前钢材表面进行喷砂处理，混凝土表面刷净干燥，粘结到构件混凝土裂缝部位表面，粘结层厚度为３ｍｍ左右。③钢箍加固法。具体方法是：用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍，也可采用由两个ｕ形钢箍套上后焊接，两端留有螺纹，套人钢板后用螺母拧紧，或打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑，此法适合于补强梁内特长箍筋及抗剪达不到要求的情况。④梁的单面加大截面法。单面加大截面法分两种，即上面或下面加厚。梁的下部加厚，适用于梁跨中抗弯不足加固，做法同三面围套，配制新的纵筋与原钢筋焊接，可将梁下加厚８０ｍｍ～１００ｍｍ，主要适用于梁截面强度与要求相差不大的情况时。梁的上面加高适用于粱的支座抗弯强度不足的加固，上部荷载靠附加纵筋承受，所加混凝土靠焊在原梁上部箍筋上的附加箍筋，与原混凝土接成整体。［６］

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［１］赵建永．钢筋混凝土梁裂缝的分析与处理［Ｊ］．建筑工程，２００７

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［２］孙长军．钢筋混凝土梁裂缝的分析与处理［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００７，３３．（５）：７５－７８．

［３］丁嵬．钢筋混凝土结构裂缝宽度计算方法研究［Ｄ］．天津大学硕士学位论文．２００７．６．

［４］沈蒲生．混凝土结构设计原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００２．

［５］郑守纲．浅谈钢筋混凝土梁裂缝的原因与防治［Ｊ］．建筑施工，２００８，４（１）：２０－２３．

［６］景毅．钢筋混凝土结构的裂缝控制［Ｊ］．科技信息，２００８（１４）：１０９．