浅析钢筋混凝土梁的裂缝防治与处理

摘　要

混凝土由于原料来源广泛、成本较低、强度较好、能够注成各种型构，且具有极强的阻燃性和较长的使用寿命，现已成为建筑行业领域使用最为普遍的材料。可是该种材料延展力较差、柔韧性不足、经常出现开裂问题。虽然通常这种情况在建筑中被允许出现,也不会带来较大的风险和隐患；可是这些开裂在长时间使用以及多种外在因素的综合作用下,会持续出现且不断变大，严重了就会导致材质变质,外防护及涂料脱落,内部钢筋锈蚀等问题,将严重影响建筑的整体质量和使用寿命。所以对混凝土的开裂问题应该实施强化管控。

本文通过分析现浇混凝土楼板裂缝产生机理，探讨各类因素导致的裂缝原因并且有针对性的制定出相应的控制裂缝的措施，结合钢筋混凝土结构裂缝理论和钢筋混凝土板设计理论对大量现存的现浇混凝土楼板裂缝的工程实例进行分析研究。从设计和施工两个方面对现浇混凝土楼板裂缝的产生因素进行分析，并提出相应的控制措施，结合工程实例对如何控制现浇混凝土楼板裂缝进行讨论。为了更好的防止裂缝的产生，提出裂缝的综合控制方法，即综合考虑各方面原因，从多道工序上采取相应措施，对设计及施工具有一定的指导意义。

关键词：混凝土梁；裂缝；防治处理

1 绪论

　1.1研究背景

混凝土结构一般均为带缝施工的，应为开缝问题经常会造成结构主体的钢质材料暴露在外产生锈蚀，致使其主体强度、承载能力和使用年限大为下降。有关的建筑标准也明确指出：在具体的施工过程中，可允许出现低于标准宽度和总数的混凝土裂缝，但是施工方应努力避免混凝土裂缝的出现，特别是整体建筑的关键部位。因此从某种意义上看来，研究现浇钢筋混凝土楼板裂缝的成因，探讨如何预防控制现浇钢筋混凝土楼板裂缝，是具有重要的实用价值和其社会意义的。

　　1.2国内外研究现状

自从1824年发明了水泥，由此研制出了混凝土与钢筋混凝土。混凝土俗称砼，是现代社会中建筑工程所需的主要建筑材料，为工程建设领域带来了划时代的变革。随着改革开放的不断深入，我国综合国力的增强，我国混凝土产业发展非常迅速，混凝土的产量、种类和应用范围都位于世界前列。目前世界上年混凝土用量达百亿吨，而我国的用量占其总量的十分之一。

随着我国综合国力的增强，教育投资的增加，国内各科研机构、高等院校(如清华、同济、东南等高等学府）、中国建筑科学研究院、治金部建筑研究总院的专家学者和技术人员对钢筋混凝土在各种外部和内部因素影响下产生的裂缝做了大量研究工作。国外很多国家也设有专门从事混凝土在荷载作用下裂缝研究工作的机构部门，并编制了相应法规规范，如X混凝土协会AC1224、德国钢筋混凝土协会及其规范DIN1045-1972、英国水泥与混凝土协会C&CA及其规范BS8001、BS8110、法国规范CCBA等。

清华大学陈肇元院士、崔京浩教授等对钢筋混凝土裂缝及控制措施进行了较为系统而全面的研究。研究从裂缝不可避免而又可以减轻自然灾害、收缩裂缝分析及控制、温度收缩裂缝分析及控制以及裂缝综合技术措施等四个方面展开，取得了较多有价值的研究成果。

浙江大学成盛、金南国等对混凝土裂缝进行了特征参数的图形化定量分析。研究为了定量化评估混凝土开裂问题，基于数字图像技术，提出了一种混凝土裂缝的图形化提取方法，给出定量计算混凝土裂缝的面积、分析维数、宽度、长度等特征参数的算法，采用Matlab编写计算混凝土裂缝特征参数的应用程序，通过混凝土平板实验裂缝的计算分析表明，采用这种方法可以有效避免由于阀值的选择造成的误判和图像除噪过程，混凝土裂缝的图形化提取方法具有方便、准确、快捷的优点，特征值的算法具有良好的计算精度，对混凝土裂缝分形维数的分析表明，混凝土的早期裂缝具有明显的分形特征，采用分形理论描述混凝土早期裂缝的不规则性是有效的，为混凝土裂缝的定量研究提供了有利的工具。

2 混凝土梁裂缝的成因

　2.1施工引起

1．在进行混凝土施工时，由于模具内注水不足导致太过干燥，或者由于模具自身吸水性能太强，导致材料缩水变形等出现开裂。

2．材料振捣不足，致使其密实性不够，出现开裂。

3．在材料模具的使用上，因为相关人员操作不规范，导致的开裂。

4．材料表层收面压光严重，出现含水量较高的浆层，导致大量的碳酸钙生成，致使材料表层缩水出现裂缝。

5．材料后注带施工未按照标准施工，包括未设置气口、未支设模具等造成的开裂。

6．材料养护不当造成的施工开裂，具体包括浇水太早、太晚等等。

　　2.2内部原因

　　2.2.1材料内部作用力导致的开裂问题

建筑结构中的钢质材料腐蚀导致的开裂以及材料自身化学反应导致的开裂是目前建筑结构中最为普遍的开裂情况。结构中的钢质材料的锈蚀属于电化学反应。总体来说，导致钢质材料腐蚀的主要条件包括水分、氧气以及电位的差值等,可是真实情况中其腐蚀程度往往取决于材料中的氯离子，该离子为钢质材料锈蚀反应的活化成分。由于氯离子可以使钢质材料表层的保护膜遭到破坏，继而使其发生锈蚀。而且氯离子还可以大大提升材料的导电性能，使其电位差值变大，这也明显加快了钢质材料的锈蚀速度。因此原料中如果含有较高的氯离子则会导致较为严重的的腐蚀情况，所以很多实际的钢质材料锈蚀案例大多是此种原因。一旦结构内的钢质材料出现锈蚀，其自身的体积将会大幅提升,并对包裹其外的混凝土材料产生横向挤压力，随着锈蚀越来越严重，挤压力也会随之增加，当超过混凝土材料所能承受的最大值时，就会导致其出现开裂。倘若此类开裂情况发生在建筑物完工并投入使用以后，则无法进行修补，所以需要在建设的过程中来实施控防。因为混凝土拌合、振捣不合理亦或是钢质材料防护膜出现问题,则会导致其内部的钢质材料出现锈蚀，一旦锈蚀达到一定程度，其产生的挤压力就会引起外部包裹材料开裂。此类开裂问题多为竖向开裂，且都是沿着钢质材料走向产生。钢筋锈蚀开裂情况参见图2-1

455ed1cef78a94d33df28d918a2eea0c 　　图2-1 钢筋锈蚀引起的开裂情况

　2.2.2材料塑性收缩导致的开裂

塑性收缩具体所指为混凝土固形之前，由于其表层水分流失太快继而导致其缩水并发生形变。此种情况的开裂问题通常出现在较为干旱的气候条件中，并且开裂的形状多为梭形，大小不定，裂缝之间也相对独立。此种情况的主要原因包括：原料在固形以前基本上不具有抗压性能，在刚刚进入固形阶段时，其自身的抗压性能也非常低，这个时候如果受到干旱及强风气候的影响，致使材料表层水分快速蒸发，会导致材料内部的体积急速缩小，这时材料并不具备足够的抗拉性能来抵御急速形变，开裂现象就此产生。可影响此种开裂问题的主要条件包括材料的水分程度，外部环境气候，材料自身的固形时间等等。塑性收缩开裂参见图2-2

1f1b909d755a11392c2dc2f581ffc69a 　　图2-2 塑性收缩引起的开裂情况

2.2.3材料水化收缩导致的开裂

此种开裂问题主要是因为原料中的泥灰同水分产生化学反应，致使其整体体积缩小，继而发生水化收缩并导致开裂现象的产生。

2.2.4材料干燥收缩导致的开裂

此种开裂问题主要是原料水分脱离,其整体体积缩小导致的。可影响此种开裂问题的主要条件包含：材料的灰水比例、材料中的水泥比例、骨料的使用数量以及和构成型结构的体积、固形脱水的时长以及气候环境等。

3 混凝土梁裂缝的防治与处理

　3.1设计阶段的防治

1.在设计之时，需要着重关注钢质结构的具体安置，应严格按照我国有关的规定进行设计；尤其是外形较薄的结构，更需要进行严格缜密的计算。比如,有关规范中明确指出材料防层高于40毫米的情况下需要选用直径为6毫米抗裂网；如使用双向配置配置，为确保设计值与真实值相同，浇筑楼板需要根据双向不间断板来进行钢质结构配置。为降低开裂情况的出现，建议使用双面钢筋配置，提高表层的钢筋使用量。建议尽量使用细直纹钢质材料。

2.在设计时，如果无法避免构造面发生变化而导致作用力聚集，此种情况下需要进行局部处置，例如转弯处进行圆角处理，骤变位置进行逐步梯度处理，并且加强结构的钢筋配置，转弯处加设斜向结构等。

3.如果需要增加板材的整体厚度，需要进行双向钢筋配置，而且板材内加设的管路及电线数量较多，建议该板厚度设置为120毫米。

4.适当的预留施工后浇带以允许结构发生形变，进而大大降低其作用力，让结构的抗拉氢能能够主要应对来自温度变化产生的作用力，以提升整体结构抵抗温度变化带来的形变开裂。

5.在进行结构加强钢筋配置的过程中，为抵抗转角处的45°开裂，应在转角处设置放射状钢筋（尤其是端部位置），总长高于1/3跨（不低于1到2米）。并且于顶部的支撑位置负弯矩钢筋应该每间隔一根增设通长筋，以应对结构的中部开裂和两端开裂。不但承重筋需要符合标准，钢筋的排布也应满足需求，间隔应在150毫米至200毫米之间。让结构承重平均，强化材料的抗性变性能。如果使用冷轧扭钢质结构材料，其最低的钢筋配置率必须满足相关规定。

6.在设计过程中,怎样配置材料的刚柔比非常关键。由于构造中的全部材料都是相互制约的关系。之中制约应力越大，可供形变发生的余量就越少，同样也就越容易出现裂痕。因此，在进行工程设计时，需要重点关注各种材料之间的制约情况。不可过度强调刚柔性。

7.针对结构中强度较弱、易发生断裂的位置，要格外慎重处理，比如深浅地基的连接位置、高底层的连接位置和不同结构的连接位置等。

8.在进行设计时，应依照工程的真实状况采用较为先进的建筑材料。补偿收缩材料是在普通材料中加入一定量的膨胀成分亦或是利用膨胀原料进行一定比例的调配。此种材料可通过自身的化学变化在材料固化时产生一定的膨胀来抵消混凝土的收缩问题，如此便可大大减少由于收缩而产生的开裂现象。

9.在进行管路及电缆架设时，需要预先将管路及电缆安置在结构上下两片钢结构之间，严防交错的情况出现，还可以使用接线盒连接的形式。当预设管线处的结构厚度不足时，可在其外边加设钢丝网结构。

　3.2施工阶段的防治

1.在进行大批量原料生产加工时应预先编制合理可行的生产方案，在得到相关的批准和核实以后再开始施工。施工明细中要清楚说明材料的初次固化时间、浇筑方向、单次浇筑的数量、生产缝的预设情况和方式等，以免产生冷凝缝隙以及由于不同凝结时间的材料无法完全连接而导致的整体结构强度不足。由于通常混凝土使用量较大的工程均采用泵送形式，因此还应该进行有关的泵送混凝方案编制，此外还要注意原料的测温工作。通过过往的案例可以得出，材料的内部温度上升的最高温度通常都在7d之内出现，3d之内可达到或临近最高温度，材料的内外温度差一般在二十度以内。

2.要求编制详尽的建筑方案。其内容包括浇注总量、预留缝隙距离、加工工艺、整体结构等。由于单次浇注总长是根据竖直施工缝来进行划分的，因此预留缝应加设在截面位置或者是承重作用力非常低的位置。不但要加强控制单次浇注总量，还需要额外关注混凝土的层次定位也就是水平方向的预留缝定位。通常来讲，水平预留缝应设置在变截面位置，或者是距离承受应力的钢质结构较远的位置。浇注时间应尽量避免干燥、炎热以及温度差明显的时期，并且应该在施工当天温度较冷的时间来进行。如果是在夏季进行施工，那么需要通过一定的方式来进行材料冷却来进行温控。

3.合理合规地调整建筑施工方案。例如修改横向钢筋的配置方案，把横向的钢质结构安置在垂直向以外，如此施工能够合理降低混凝土防护层的薄厚。提高了应力墙体表面的抵抗开裂性能。

4.结构混凝土浇捣结束以后，需要依照此时的温度状况，决定具体的保养维护措施。在冬季或者夏季，需要在结构上覆盖保温材料。并在浇注完成以后半天之内，实施洒水。针对使用硅酸盐水泥的材料，其洒水时间不可低于7d；针对混入延缓凝结材料或者拌有抗渗要求的原料，浇水时间不可低于不14d。

5.为减少材料浅表层的收缩开裂，在其表层固形之前的脱水期间，需要实施两到三严禁在表面撒纯水泥进行压实收光，以降低收缩开裂。

6.模具的调配，应重点关注模具的拆除时间，如果是总长度在两米至八米之间的的结构，模具拆除需要满足规定值的75%以上，如果总长度大于八米,模具拆除强度则必须达到规定值的100%，如果过早进行模具拆除则极易导致开裂的出现。并且还要把模具下部同结构的连接位置进行紧固，以防止形变产生。

7.在结构浇筑振捣结束以后，若其强度未低于1.2牛/平方毫米，则应严禁在其表面进行任何施工作业以及堆放物品。

8.结构缝隙以及整体划分要合理适当；应尽量躲避基准面波动较大的位置；编制合理合规的施工程序，规避较大的高度差以及长时间的表层暴露；提升结构的整体强度。

9.在项目的施工过程中，为提升模具的使用率，通常施工人员都会尽量提早拆卸模具。如果材料的自身温度高于外界时,应严格把控模具拆卸时间，避免结构的开裂问题，在拆除模具的过程中，结构表层会产生较大的拉应力，造成“温冲”情况。在原料浇注的初始阶段，因为热量的散出，会导致材料表层拉应力提升，此刻材料的表层温度仍然比界的温度高，若此刻实施模具拆除，会导致材料的表层温度急剧下降，温度短时间内变化较大，使得材料表层拉应力增加，加之原料的干燥收缩，其表层的拉应力会再次升高，这将极易导致结构出现开裂情况。可是若在拆模以后立即在材料上加盖一层质量较轻的保温物质，会有助于降低其表层的拉应力起到预防开裂的作用。当拉应力较低或者温差不大的情况下，钢质材料的性能非常稳定，与周围环境的关系不大。由于钢材质的线变化因数同混凝土材质基本相等，因此在温度变化的条件下二者仅生成很小的应力。由于钢擦谁孤的弹性性能是混凝土材质的10倍以上，所以在混凝土表层拉应力升高而出现裂缝时，内置钢结构的应力仍然低于100～200千克/平方厘米。因此，很难利用钢质结构来避免结构出现开裂情况，可是这种方式能够有效降低混凝土表层开裂的数量和宽度。

　3.3混凝土梁裂缝问题的处理

1.混凝土体积的缩小程度和水泥种类、使用数量、用水量、骨料大小、以及养护程度有直接的关系，应该认真把控并根据规范来调整其原料的配比。

2.为确保结构质量，预防裂缝问题的出现，提升其整体的使用年限，应合理应用添加剂来降低裂缝率，使用效果较好的减水添加剂来提高其的坍落值及和易性能。

3.如果外接温度较高,则应对结构实施有效降温，具体的降温措施包括低温水混合、覆盖模具、以及在低温时施工等。

4.制订施工流程,使工程的开展更加合理化。在完成浇筑以后应对其实施保温处理，完成固形后要及时进行洒水养护，且避免阳光直射,和加设防风设备。

5.在施工的过程中，必须在得到各个部门的允许并验收合格后，再进行基础垫层，还需要确保加工模具具备满足需求的性能。施工地点应坚硬稳固，不可出现坍塌及浸水变形的情况。

结论

结构开裂是严重影响建筑物安全、稳固和使用寿命的问题现象，在建设过着使用的过程中，经常会发生由于种种原因所造成的混凝土结构开裂情况。但是这一情况是可以降低和避免的，所以强化结构开裂的成因研究是极为关键的，设计、生产以及原料等条件都会对结构裂缝的出现产生影响，所以更需要立足于整体，统筹分析其成因。从开裂的类型进行切入，找到其具体的成因，并针对开裂问题实施正确合理的处置，这一问题现象将会得到妥善的处理和解决。

对于混凝土结构开裂这一现象。施工单位能够依据原料所处环境，从设计、原料、加工工艺、等角度进行考虑，让其结构更加合理规范、原料使用更加科学、生产工艺更加先进，进而来降低其出现的可能；另外，针对已经产生开裂现象的结构，施工单位应依据当前的生产技术水平，应用较为先进的技术手段来进行修补和完善，进而降低整体的损失。

致谢

毕业论文完成之际，我内心情绪尤为复杂，有欣喜、有紧张、有如释重负，然而更多的是内心充斥的自豪感。毕业论文的顺利完成离不开大家对我的鼓励与支持。首先应该感激的是我的导师，在论文写作过程中，他亲切的关怀与指导支撑我写完论文，他耐心辅导我写作，认真评阅我的论文，我不光敬佩他在学术上的高深造诣，更由衷为其严谨、专注的学风深深折服。在这里想对您发自肺腑的表达一声您辛苦了。

同时我还要感激身边的同窗好友，在四年的大学生活中，是你们见证了我无数个日夜的成长。在长春工业大学的四年是我人生中不可多得的经历，感谢学校对我的栽培教育。最后，我要感激我的家人，谢谢你们给予我生活和学习上的鼓励。路漫漫其修远兮，人生路上我必将再次扬帆。

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