鋼筋混凝土結構和結構件無論是現澆還是預制,常見裂縫的特征和成因根據其結構類型、受力特點、環(huán)境和用途會有很大的不同。為了便于分析,簡要介紹了建筑中一些常見混凝土結構裂縫的特點、成因及處理方法。
(1)鋼筋混凝土梁側面的豎向裂縫和水平裂縫
這種裂縫是拆模后逐漸產生的,其特點如下:水紋龜裂縫:這種裂縫多出現在梁的上下邊緣,沿梁的整個長度分布不均勻,裂縫較淺,zui大時達到箍筋表面;垂直裂縫:該裂縫沿梁的長度方向每隔一段出現一次。如果它的高度嚴重,會達到整個梁段。有時形狀中間寬兩頭窄,深淺不一,一般在20mm左右,靠近主筋。
這種裂縫產生的原因通常是:水痕裂縫主要是由于模板過于干燥而不潮濕,特別是使用不潮濕的木模板時,更容易產生這種裂縫;豎向裂縫主要是混凝土養(yǎng)護澆水太少造成的,特別是拆模時沒有及時澆水或天氣炎熱,在太陽暴曬的情況下容易產生類似的裂縫,是混凝土塑性收縮和干縮裂縫造成的。預防措施是加強灑水次數和覆蓋防暴。
如果水線和垂直裂縫輕微,可以不處理;嚴重的話可以用環(huán)氧水泥填縫修補。如果水紋接縫嚴重,混凝土強度不高,甚至起皮,則將松散稀疏部分鑿除干凈,然后用高強水泥砂漿嵌縫。
(2)鋼筋混凝土梁主筋裂縫
這種裂縫往往出現在工程投入使用一段時間后。在梁的下側或底部,裂縫會隨著時間的推移而發(fā)展。原因是鋼筋開始生銹形成的氧化鐵膨脹,通常稱為“先銹后裂”。
鋼筋銹蝕的主要原因是:混凝土保護層太薄;使用含有氯鹽的混合物;使用環(huán)境中的腐蝕性氣體或液體浸入混凝土;模板沿鋼筋保護層裂縫過早拆除。
預防措施:施工時固定好鋼筋骨架,提前準確控制主筋下保護層厚度;摻外加劑前進行適應性分析試配;在外部條件允許的情況下,對混凝土構件進行防腐處理;模板的拆除必須根據施工規(guī)范的要求和同強度構件的養(yǎng)護試塊的抗壓值確定。這種裂縫會降低鋼筋與混凝土的粘結力,嚴重時會危及結構的安全使用功能。因此,必須小心處理填縫或加固。先將接縫加寬,再用環(huán)氧水泥嵌縫,然后采取外包鋼筋、外包鋼筋混凝土套筒、拉桿表面加應力水、粘貼鋼板加固等加固措施。
(3)鋼筋混凝土梁的豎向裂縫或斜向裂縫
這種裂縫多出現在施工階段,使用時也會出現,屬于荷載作用下的裂縫。豎向裂縫多出現在梁的中部,主要是由于正截面的抗裂性和抗彎強度不足;斜平面裂縫多發(fā)生在梁的兩端,因為斜截面的抗裂抗剪強度不足。
如果判斷兩種裂縫是由設計引起的,主要是由于截面尺寸選擇不當,正截面受拉鋼筋較小,斜截面橫向鋼筋配置較少;如施工質量控制,即混凝土實際強度達不到設計強度,受拉主筋保護層過大移位或少放,橫向鋼筋較少,施工荷載過大;如果是使用造成的,主要是超負荷。
(4)集中荷載作用下鋼筋混凝土梁的裂縫
這種裂縫經常出現在主次梁結構體系中。其特征是在次梁與主梁連接處,次梁下部兩側出現斜裂縫,這是由于荷載過大造成的。主要原因:混凝土強度太低,鋼筋或吊桿配置不夠,吊桿移位。
預防措施:按施工圖紙和設計規(guī)范要求配置橫向鋼筋,施工時保證混凝土質量符合要求,保證鋼筋保護層準確,不移位。這樣的裂縫需要加固,簡單的處理方法就是采用粘貼鋼板的加固方法。
(5)鋼筋混凝土連續(xù)梁的裂縫
這種裂縫多發(fā)生在連續(xù)梁支座負彎矩處,主要原因是:負彎矩筋數量不足,位置偏移。可以通過粘貼鋼板、包裹鋼筋、包裹鋼筋混凝土等方式進行加固。
(6)鋼筋混凝土梁兩端的裂縫
這種裂縫在工程投入使用后經常出現,其特點是裂縫呈斜縫狀分布在主梁兩端,其形狀為上端大下端小。
產生這種裂縫的主要原因:梁兩端約束力強,如薄腹梁兩端上部剛性天窗框架。由于天窗鋼架與薄腹板梁兩端的預埋件焊接牢固,當薄腹板梁在荷載作用下發(fā)生變形時,會在梁的兩端產生彎矩和剪力,導致梁端出現裂縫。
預防措施是在梁端設計時考慮配置一定數量的結構鋼筋。出現裂縫時,可以通過粘貼鋼板進行加固。
(7)鋼筋混凝土框架梁、圈梁、基礎梁裂縫
這些裂縫多為斜縫,多發(fā)生在梁跨中部,也有發(fā)生在梁端,且多貫穿整個梁截面。
裂縫產生的主要原因:地基不均勻沉降,所以裂縫的方向與地基不均勻沉降的方向一致。處理裂縫首先要找出地基下沉的原因,采取有效措施制止地基下沉,然后對混凝土梁進行加固。加固方法是簡單的涂銦鋼或粘貼鋼板的方法。
(1)柱沿配筋方向出現裂縫
這些裂縫大多是在使用過程中逐漸出現的,是沿著柱的縱向主筋出現的裂縫。裂縫的長度和寬度有隨時間增加的趨勢,深度一般達到主筋位置。這些裂縫大多屬于鋼筋的腐蝕和膨脹。裂縫產生的原因和預防措施與上述鋼筋混凝土沿主筋裂縫類似。
(2)鋼筋混凝土柱的水平裂縫和水紋裂縫
一般這種裂縫只有在拆模時或拆模后才能發(fā)現。其特點是水狀裂縫多沿柱的四角出現,呈不規(guī)則裂縫;嚴重時,沿柱高每隔一段距離(300-1200毫米)出現一條橫向裂縫,裂縫寬度不一。輕的可以用肉眼仔細看,重的有2-3mm,深度大多小于30mm。這些裂縫屬于干得太快的塑性收縮和干縮裂縫。
原因:模板過于干燥,天氣炎熱沒有采取保護措施,覆蓋保濕工作差。預防措施是對模板充分澆水,加強覆蓋保濕保護。
處理方法:混凝土強度等級能滿足結構需要,裂縫應變成鑿孔,并用高強度水泥砂漿或環(huán)氧砂漿封堵;若混凝土強度等級達不到設計要求,除進行灌縫處理外,還應采用外包鋼筋或混凝土外套的方法對柱進行加固。
(3)鋼筋混凝土柱的縱向劈裂裂縫
這種裂縫可能發(fā)生在施工階段,也可能發(fā)生在使用階段。其特點是在柱中間縱向劈裂,有時在柱端,有時在柱尾。混凝土強度低;施工和使用過程中過載。這種裂縫是荷載作用下的應力裂縫,危及結構的安全。發(fā)現后應立即加固。
一般處理方法:如果劈裂較輕,就用外包鋼或預應力撐桿加固;如果開裂嚴重,應采用包裹鋼筋混凝土套管的方式進行加固。
(4)鋼筋混凝土柱中的X形裂縫
這種裂縫出現在地震后或柱子受到劇烈沖擊后,屬于劇烈振動引起的剪切型裂縫。其裂縫危及結構的使用安全,認真檢查裂縫的嚴重程度,采取包裹鋼筋或鋼筋混凝土套筒的方法,加強柱的豎向承載力。
(5)鋼筋混凝土柱一側的水平裂縫
這種裂縫產生于偏心受壓柱,屬于荷載應力引起的裂縫。
主要原因:荷載值過大超過設計值;混凝土強度低;鋼筋直徑太小,數量不足。這種裂縫會危及結構的安全使用,需要采取加固措施,如粘貼鋼板、包裹型鋼、包裹鋼筋混凝土進行加固等。