混凝土结构裂缝的 认识、分析及治理 一徐姝亚 混凝土结构具有材料利用合理、整体性好、刚度大、便 于就地取材等优点，在我国工程建设中占有重要地位。然 而，混凝土抗裂性差是混凝土结构的一大缺点，也是长期困 扰工程界的一个难题。混凝土结构裂缝轻则致使墙、楼屋面 漏水，影响建筑的美观和使用功能：重则影响结构构件的强 度、刚度及稳定性，造成结构构件的过度变形、建筑物的倾 斜甚至倒塌。本文论及的裂缝系可见的、宽度在Ｏ．０５ｍｍ以 上的宏观裂缝。 一、关于对混凝土结构裂缝的四个正确认识 １正确认识混凝土结构裂缝的难以避免性 混凝土由胶凝材料、粗细骨料和水按适当的比例配合， 拌合制成。这些材料的弹性模量、温度线膨胀系数及受力性 能不尽相同，因而往往不能完全地协调变形。水泥在硬化过 程中会发生显著的收缩变形，而骨料会水泥浆体收缩。 在硬化过程开始时，水泥浆体与骨料的接触面上就已经产生 了气泡、间隙，硬化后就发展成为微裂缝。此外，从受力性 能上看，一般混凝土的收缩应变终极值为（２—５）Ｘ １Ｏ一４， 而开裂时的拉应变约为（Ｏ ５—２ ７）Ｘ １０—４。可见，在收缩 应变过程中，材料的相互约束很容易导致混凝土开裂。 ２．正确认识混凝土结构裂缝的危害性 在许多人看来，混凝土裂缝是结构破坏的前兆。然而， 在不少情况下，混凝土结构裂缝对结构的安全性、适用性和 耐久性不会有太大的影响，只是影响结构的外观，通过一些 掩饰、抹面就可以解决。所以，我们应正确认识裂缝问题， 不必盲目恐慌。 ３正确认识混凝土结构裂缝成因的复杂性 不同的混凝土结构裂缝，其形状、位置、走向、长宽各 不相同。任一裂缝的出现和发展，绝非一种因素的作用，而 是多种因素共同作用的结果。在对裂缝问题的分析研究中， 应从环境、设计、施工、使用等多个方面出发，结合理论依 据及实践经验，作出正确的判断，采取有效措施。 ４正确认识混凝土结构裂缝预防、修复的时效性 目前结构设计中广泛采用延性破坏作为结构构件的破坏 形式。在结构构件由“有效”转化为“失效”，从而发生延 性破坏的过程中，总是伴随着裂缝的形成与发展。结构构件 发生明显形变，裂缝宽度大干容许宽度，往往是结构构件抗 力不足，达到承载能力极限状态的前兆。对主要裂缝的观测 要定时，对“有害”裂缝进行必要的修补和加固要及时。这 样才有利于保证人们的人身财产安全，避免事故的发生，防 止裂缝的继续发展，减少后期的维修加固费用。 二、常见混凝土裂缝形态及成因分析 １荷载受力裂缝 在一般建筑中，结构构件主要承受弯矩、剪力、集中力 作用。荷载受力裂缝系在荷载作用效应下，结构构件因受外 力作用而产生内部应力，形成裂缝。 １．１受弯裂缝－构件因承受弯矩作用而产生。在弯矩作用 平面外，受拉－－１￣＂形成受拉裂缝，垂直于主拉应力迹线，楔 形，不贯通ｉ受压一侧形成水平平行短小裂缝，持续发展会 导致混凝土压酥、压碎。 １ ２受剪裂缝：构件因承受剪力作用而产生。裂缝沿主压 应力迹线开展，与轴线和剪力作用方向呈４５。夹角，中间宽 两边窄，梭形，贯通。 １ ３局部受力裂缝：构件某一局部承受较大的集中荷载作 用而产生。在承受较大集中荷载处及截面突变处，形成应力 集中区域，导致构件局部开裂或缺陷。 ２．温度一收缩裂缝 在混凝土干缩硬化过程中，因自身收缩、水泥水化放热 以及外界环境温度的影响形成的裂缝。这种裂缝可出现于结 构构件的任意部位，走向垂直与配筋方向，当截面较小、配 筋较少时，裂缝容易贯通。楼屋面的渗漏问题往往因这类裂 缝的出现而产生。 ３强迫位移裂缝 地基基础沉降、温度变形积累、地震等作用容易引起结 构局部变形，致使结构构件发生位移、产生约束应力而形成 裂缝。这类裂缝常在构件中的对称位置出现，是一种发展型 裂缝，性质不稳定，随时间的推移而变化，需要跟踪观测， 并及时采取措施。 ４设计裂缝 在结构设计过程中，因体型设计不合理、计算图式与实 际情况差异过大，会使考虑的结构抗力与实际的作用效应不 能相互对应，致使结构薄弱部位产生裂缝。对于轴压构件， 构造配箍筋不足会导致纵筋压曲鼓出造成裂缝。另外，构件 尺寸不当、锚固不当也会在相应位置出现构造裂缝。 ５．施工裂缝 在施工过程中，因施工方法不当而产生的裂缝。 ５ １因运输、搅拌、浇筑工艺缺陷而造成的裂缝 在混凝土的运输过程中，因运输时间过长、搅拌不充 分，会导致混凝土拌合物凝固，从而影响浇筑质量。另外， 浇筑高度过大、强烈振捣会使混凝土发生分层离析、泌水现 象，导致混凝土在硬化过程中收缩不均、形成空洞，造成质 量缺陷和裂缝。柱体常表现为沿箍筋处水平开裂。对于有接 搓、分层浇筑的梁、柱，常表现为接搓、叠合处产生裂缝， 接搓、叠合处两侧质感差异，结构构件表面不平整，有缺 陷。 ５．２后浇带裂缝 ４．结构加固法 当结构构件抗力不足，受力钢筋将屈服而引起裂缝，这 往往是结构破坏的征兆。此类裂缝问题已经从影响结构表观 的问题转化为影响结构安全的问题，必须及时对结构构件进 行加固处理。 对较长的构件，施工中常使用分段浇筑的方法减轻因收 缩变形而引起的内部应力。然而少数施工过程中，因施工人 员用后浇带代替变形缝以及混凝土构件的一些养护缺陷，致 使后浇带形成裂缝。此类裂缝位于后浇带及接搓处、贯通横 ４．１加大构件截面 采用与原构件相同的建材，在外侧增配钢筋、浇筑混凝 土以提高其强度、刚度、承载力。此方法广泛地适用于工程 截面，常伴有夹渣。 三、混凝土结构裂缝的治理 裂缝治理要在正确分析裂缝的成因、稳定性以及对结构 可能造成的损害的基础上， “对症下药”，找到安全可靠、 经济合理的处理方法。 １．浅层处理法 适用于混凝土结构表面的浅层无害裂缝。裂缝缝宽 ＜Ｏ．２ｍｍ，深度未开展到钢筋表面，且裂缝性质稳定。值得 注意的是，这种处理方法并不能修复构件深处的裂缝，处理 目的仅为掩饰表面裂缝，起到美化环境、避免造成感官缺陷 的作用。一般步骤为：将待处理混凝土表面打毛一清洗一干 燥一涂抹涂料掩饰裂缝或采用瓷砖、文化石等材料进行贴面 处理。 ２．修补裂缝法 适用于缝宽稍大但不影响结构安全和使用功能的裂缝。 如大多数的温度一收缩裂缝、地基沉降裂缝。 ２．１开槽填塞修补材料 适用于裂缝中有夹渣、难以注入修补材料的裂缝。一般 步骤为：开凹槽（有Ｖ形、Ｕ形，宽度、深度各为４０— ６０ｍｍ）一清洗凹槽一用沥青膏、环氧树脂等嵌补凹槽一抹 平。 ２＿２混凝土材料自行愈合 此方法适用于处于潮湿环境中、无拉应力且性质稳定的 裂缝。混凝土构件从制作到工作，其胶结材料水泥的水化作 用是连续的、不停止的。在此过程中产生的钙化物晶体占据 裂缝空隙并硬化，使混凝土裂缝自行愈合。可见，为结构构 件提供良好的工作环境也是提高建筑物耐久性能的关键。 ２．３混凝土仿生自行愈合 此方法为目前正在研究的新型裂缝处理方法。研究灵感 来自于动物的骨骼组织结构受创再生恢复机理。此方法通过 在混凝土材料中加入修复胶粘剂液芯纤维，使混凝土在开裂 后自动分泌修复胶粘剂，达到提高材料性能、促进裂缝修复 的效果。 ３．封闭裂缝法 对于已经对建筑物的适用性造成一定影响的裂缝（如致 使漏水、漏雨）以及宽度超过限值的裂缝，应及时对其进行 彻底的处理，使其封闭、抑制其发展。即利用压浆泵产生的 压力将水泥砂浆或其他胶结材料注入裂缝空隙，使裂缝封 闭。此方法用于窄裂缝、宽裂缝均可，且对宽裂缝修复效果 较好。浆液可到达裂缝深处，是一种深层修复方法。 中的各种构件，但截面增大需要占用一定的空间。 ４．２外包型钢加固 对混凝土构件外包型钢骨架，采用焊接、灌注乳胶水泥 或环氧树脂等结构胶的方法使其共同工作以抵抗荷载效应。 该方法工期短、无须增加截面、安全可靠但费用较高。 ４．３粘贴纤维复合材料 此方法是一类新型加固方法，主材采用纤维增强复合塑 料（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）。这种材料具有轻质高强、 耐腐蚀性能好、热性能良好、可设计性好、工艺性优良等优 点。加固时将ＦＲＰ材料粘结在构件需要加固的部位。这种加 固方法施工工期短，加固后对环境和结构外观的影响也较 小。 ４ｌ４置换结构混凝土 对于混凝土材料发生大面积破碎、裂缝过多的情况，可 采用此种方法。在置换之前应先打拆原受损混凝土，然后支 模将强度等级略高的混凝土与原来遭破坏的混凝土浇筑为一 体，使其共同工作。 四、结语 钢筋混凝土结构是我国建筑工程采用的主要结构形式， 也将在相当长的时间内在我国的建筑行业中占有主导地位。 对混凝土结构裂缝应正确分析其成因，针对构件的不同损伤 程度，采取及时、有效、科学的解决措施，将混凝土结构裂 缝对建筑物的负面影响降到最低。 （作者单位：四川农业大学）
