浅谈钢筋混凝土结构裂缝的处理

      摘 要 本文中笔者所探讨的裂缝，是指在混凝土结构尚未达到规定的受荷强度前，由于承载了较大的荷载而引起的裂缝。这种裂缝常常不为人所重视，但他对结构却有一定的潜在破坏作用，应该引起我们的注意，特别是现场施工人员更应该加以注意。 

　　关键词 钢筋 混凝土 结构 裂缝 

　　一、前言 

　　钢筋混凝土结构的裂缝目前分为两类，即荷载作用下出现的裂缝和非荷载作用引起的裂缝。非荷载作用引起的裂缝是指混凝土由于收缩、塌落度过大以及钢筋锈蚀或者温度变化等原因引起的裂缝。这一类裂缝一般可通过采用良好的配合比、合适的配筋、合适的保护层厚度再配以精心的施工来防止。荷载作用下的裂缝一般指构件达到设计强度后，在使用荷载作用下出现的裂缝。对大多数混凝土构件是允许带裂缝工作的，但对某些要求严格的构件是不允许出现裂缝的。我们完全可以根据构件的实际用途，在设计中控制缝的出现和开裂的宽度。 

　　本文所探讨的裂缝不属于上述两种裂缝范围，而是指在混凝土结构尚未达到规定的受荷强度前，由于承载了较大的荷载而引起的裂缝。这种裂缝常常不为人所重视，但对结构却有一定潜在的破坏作用，应该引起我们的注意，特别是现场施工人员更应该加以注意。 

　　二、正常状态下混凝土裂缝的起因与扩展 

　　1.混凝土微裂缝的起因。混凝土混合料在浇灌成型的过程中和在凝结之前，一般要发生不同程度的分层现象。粗大颗粒沉积于下部，多余的水分被挤上升或者凝聚在粗集料的下方形成水膜，致使混凝土的宏观堆聚结构不均匀。混凝土中在粗集料的下方往往还会发生内分层，即粗集料的下方称为充水区域，含水量较大，水分蒸发后则形成孔穴，是混凝土中最薄弱的地方，也是混凝土渗水的主要通道和裂缝的发源地。 

　　在混凝土中起胶结作用的是水泥石，水泥石和集料界面的黏结强度决定了裂缝的出现和发展。水泥石和集料界面的黏结强度，往往是混凝土中的薄弱环节，特别是在粗集料下侧的孔穴部位，尤为薄弱。事实上，在承受荷载作用之前，混凝土中就存在着微裂缝这是由于水泥石的收缩，在集料界面上产生了拉应力和剪应力，如果应力超过了水泥石和集料的粘结强度，则生成细小裂缝。可见，混凝土中微裂缝的存在是由于混凝土材料本身的性质所造成的。 

　　2.混凝土裂缝的扩展和断裂。混凝土裂缝的扩展和断裂都是在荷载作用下进行的。除上述由于混凝土收缩引起的微裂缝以外，在荷载作用下还会产生新的微裂缝，这些裂缝随荷载的增加而发展扩大，直至断裂为止。加荷初期，出现一批微裂缝，随荷载的增加，微裂缝的数目也增加，随着荷载的继续增加，产生裂缝的继续扩展。但是，如果保持应力不变，则裂缝的扩展也停止，这个阶段称为稳定的裂缝扩展阶段。当应力达到一定时（极限强度的70%～90%），在荷载不变的情况下，裂缝的扩展也会自发进行，这个阶段称为不稳定的裂缝扩展阶段。这是不管荷载增加与否，均会导致混凝土的破坏。 

　　混凝土裂缝所处的阶段完全取决于混凝土结构构件的应力与该构件混凝土的极限强度的比值。比值越大，裂缝的危险特征越大。在荷载作用下，混凝土的裂缝，首先发生在水泥石和集料的界面上，最后发生在水泥石或砂基体内与集料颗粒内。 

　　三、提前承受荷载对混凝土结构的危害 

　　在实际工程中，有时为单纯地追求施工进度，浇筑混凝土后，紧接着下一道作业，如在梁上砌筑或者安装楼板等。加之有时为了加速模板的周转，在混凝土构件尚未达到规定的拆模强度提前拆模，特别是对承重构件。这种做法促使了钢筋混凝土构件提前承载荷载的作用。这对于一些重要部位的构件或者承受较大荷载的构件，通常是造成其破坏的原因。 

　　如前所述，混凝土构件裂缝的引发和扩展主要取决于所受应力的大小与混凝土极限强度的比值；另一方面，一定配合比和相同的养护条件下混凝土的强度主要决定于龄期，龄期长则强度高。显然，构件提前进入使用状态，其极限强度必然低于设计的混凝土极限强度。此时，混凝土构件中应力与其极限强度的比值必然增大，这就意味着提前承受荷载将使构件抵抗荷载的能力大为削弱。在任何应力状态下，加荷至极限荷载的40%～60%前，不致发生明显的危险象征；加荷至极限荷载的70%～90%时，在荷载不变的情况下，裂缝也会自行扩展。这样，由于混凝土极限强度降低，必然造成裂缝出现和发展的各阶段的提前进行。这就促成了构件在低应力条件下出现了不该出现的裂缝。尽管混凝土构件强度随龄期延长而增长，但是这些在早期引发的扩展的裂缝却永久地保留在混凝土构件中。这些裂缝在一定程度上削弱了构件的截面抵抗能力，随荷载的增加和长期作用，裂缝还会缓慢的发展。A.A.格雷菲斯的脆性断裂理论认为：在一定应力状态下，混凝土中裂缝达到临界宽度后就处于不稳定状态，他会自行扩展，以致断裂。有些混凝土工程交付使用一阶段后，就出现裂缝，其原因就在于此。 

　　四、结束语 

　　综上所述，可以清楚地得出以下结论：由于混凝土材料结构本身的特点，混凝土在凝结硬化时就存在微裂缝。在荷载作用下，还要出现一批新的微裂缝，随荷载的增加，裂缝还要扩展。但是，在正常使用荷载下裂缝均处于稳定状态，即荷载不再增加、裂缝不再出现和扩大。提前承受荷载的混凝土构件，能促使裂缝提前引发和扩展，在正常使用荷载作用下有可能使裂缝处于稳定状态，即不增加荷载，裂缝仍然会自行发展。因此，对钢筋混凝土结构，我们应该避免在低强度下提前进入工作状态。钢筋混凝土工程的施工应严格遵照施工规范进行。只有这样，才能保证结构交付使用后期的正常工作。