混凝土梁裂缝原因分析

1、混液土梁典型裂缝原因分析2012-11-30 浏览次数：1385文字：中小】1. 前言钢筋混凝土结构广泛应用于现代工程中，梁类构件既起到承受上部荷载受力的作用，又要完 成水平支撑有效拷递水平力、提高结构整体性的作用。混凝土梁上的裂缝对结构会产生多大的影 响、如何处理，都离不开对裂缝的定性分析。从外观看，梁上存在的竖向、水平或斜向裂缝，是 否沿梁侧上下或左右通透，裂缝上下的宽度是否发生变化，都对原因分析起到很大的影响。我们 下面以一根混凝土适筋梁为例，进行开裂原因的分析。2. 混凌土梁裂缝种类及原因2.1梁侧面竖向裂缝1）受力裂缝襁特征：裂缝位于混凝土梁中段，一般跨中裂缝宽度最大，竖向裂缝下宽上

2、窄，沿梁两侧 面通透。见附图L原因分析：在混凝土承受荷载时，下部受拉区钢筋与混凝土共同受力，受拉区边缘纤维应变 大于混凝土受弯极限拉应变时，出现受拉区混凝土开裂。该类裂缝由承载力引起，裂缝一旦出 现，即具有一定的开展宽度，并沿梁高上延至一定高度，所以多为下宽上窄。开裂后钢筋应力较 裂前突然增加，会在跨中区段出现几条裂缝。ZY聊，也部柚钥般依糊2；温度裂缝裂缝特征：裂缝在梁长范围内基本呈等间距分布，各缝宽相似，竖向裂缝上宽下窄，沿梁两 侧面通透。见附图2。原因分析：该类裂缝多出现在顶层上表面隔热不当，或施工时暴晒造成梁板上下表面温差大 的部位。梁板上表面温度高，混凝土膨胀变形大，下表面温度低，混

3、凝土膨胀变形小，形成变形 差。当变形产生的拉应力大于混凝土抗拉强度时，在应力集中拘梁上部区域出现竖向裂缝，以释 放变形能。3；混凝土收缩裂缝裂缝特征：裂缝位于混凝土梁跨中或三分之一处，如为连续梁则裂缝沿全长基本呈等间距分 布，间距因梁戡面大小及养护条件而异，各裂缝宽度只与混凝土该位置自身材料差异有关，当混 凝土质量稳定时裂缝基本同宽。单条竖向裂缝上下基本同宽，部分裂缝为中间宽两端窄，沿梁两 侧面通透。见附图3。原因分析：混凝土浇注后收缩变形主要集中在塑性收缩阶段，此时对水分的要求也较大，养 护不当易造成混凝土塑性收缩裂缝，裂缝位置受自身材料及连续梁长度影响。混凝土梁全截面收 缩变形，隔一段会出

4、现一个应力释放面，即开裂面，裂缝贯通全截面。4；箍筋表面混凝土收缩裂缝裂缝特征，多为混凝土梁侧面及底面周圈裂缝，裂缝位置与梁内箍筋位置相对应，打开检查 时发现裂缝仅存在于箍筋混凝土保护层范围，各裂缝宽度基本相同。见附图4。原因分析：箍筋表面混凝土厚度较其它部位簿，当混凝土收缩时，易在该处应力集中，后期 养护不当时在此薄弱面出现沿箍筋位置的裂缝。该类裂缝仅存在于箍筋混凝土保护层范围，箍筋 内部混凝土不受影响。2. 2梁侧面根部斜向受力裂缝裂缝特征：裂缝位于混凝土梁根部受剪区或弯起筋外端部，为一条或多条梁根低、梁中方向 高约45。角走向的斜裂缝。见附图5。原因分析，该类裂缝是由于混凝土梁受剪应力与

5、压应力共同作用时，斜截面承载力不足造成 的。苜先在梁底出现垂直裂缝，顶部变斜（斜向荷载作用点）形成斜裂缝，当荷载增加至一定程 度时，在几条斜裂缝中形成一条主要斜裂缝，即“临界斜裂缝气当混凝土梁戳面偏小，或抗射 筋配置不足时易发生该类损伤.同时要注意混凝土梁上有墙体时是否形成墙梁构件,避免计算中 将墙荷只传至本层梁，而实际底层混凝土墙梁承载上部多层荷载的受力模型错误引起的损伤。2. 3沿钢筋方向的裂缝裂缝特征：裂缝对应混凝土梁主筋位置，或对应箍筋位置，开裂较大处伴随混凝土保护层脱 落、钢筋出现锈皮。见附图6。原因分析：混凝土梁内钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层胀裂损伤，钢筋锈蚀与环境 温湿度

6、及干湿交替情况、环境存在侵蚀性物质（气、液、固体）、及混厩土中氯离子含量有关。3. 裂缝宽度的限值混凝土梁类构件应从承载能力、构造以及不适于继续承载的位移（或变形）和裂缝等四个方面 来确定结构安全性，裂缝的性质及开裂大小是判断安全性的重要内容。上述裂缝中，混凝土梁竖向受力裂缝及梁侧面根部斜向受力裂缝都属于受力裂缝，温度裂 缝、泥凝土收缩裂缝、箍筋表面混凝土收缩裂缱属于非受力裂缝，应根据民用建筑可靠性鉴定 标准GB 50292-1999第4.2.5条、4. 2.6条内容确定裂缝宽度的限值。1）当混凝土梁出现表1所列的受力裂缝时，应视为不适于继续承载的裂缝。表1：混凝土构件不适于继续承载的裂缝宽度

7、的评定检查项目环境构件类别e戡或日蹶钢筋混族主妥构件>0.50正常混度土一般构件>0.70受力主筋环境出的弯曲裂缝3）高湿度环预应力混主要构件>0.20（0.30）凝土一般构件>0.30（0.50）土任何构件>0.40境预应力混 is±>0.10（0.20）勇切裂缝 任何混度（皿）环境钢筋混赧土或预应力混凝土出现裂缝注：表中括号内限值适用于IL Ill、IV冷拉级脚的预应力混凌土构件。2）当混凝土梁出现下情况的非受力裂缝时，也应视为不适于继续承莪的裂缝：a.因主筋镌蚀产生的治主筋方向的裂缝，其裂缱克度已大于1皿。匕因温度、收缩等作用产生的裂魅其宽度

8、己比表1规定的焉曲裂缝宽度值超出503且分 析表明巳显著影响结构的受力，4. 结束语混醍土梁美构件受到结构受力、温度、变形.构造等多方面因素的影响，现实工程中也存在 几种裂缝祝合出现的情况，例如温度应力会加剧收缩裂堤的开展等但我们要认真查勘现场，不 仅检查裂缱在整体及局部构件上的位置，还要看走向、分布、与周囿或内部结构的关系，细查裂 缝上下宽度的变化，对现场损伤全面了解.综合分析，以确定裂缝产生的主要原因及诱发因素， 为切实有效地处理损伤提供可靠依据.钢筋混凝土梁在外荷载的直接应力和次应力的作用下，引起结构变形而裂缝。构件在使用过程中受年温差的长期作用，当温差的胀缩应力大于构件极限抗拉强度时就

9、会裂缝。构件裂缝的因素是多方面的，包括结构设计、地基沉降差异、施工质量、材料质量、环境影响等，无 论何种原因产生的裂缝，都会给建筑物肢体结构带来影响。2.裂缝成因分析从施工角度来说，可能会影响楼板开裂的主要因素有：混凝土的组成材料、 混凝土配合比控制、混凝土的养护、钢筋安装、早期堆载及拆模等。2.1骨料对楼板混凝土收缩开裂的影响混凝土收缩是造成楼板开裂的一个重要原因，而影响混凝土收缩的因素很多，主要是骨料品种及含量。粗骨料本身尺寸、形状及级配并不影响混凝土收缩量；而粗骨料的弹性模量却对混凝土收缩量影响很大：弹性模量越大，对混凝土收缩所起的抑制作用越大。2.2混凝土配合比对楼板混凝土收缩开裂的影

10、响在原材料相同的条件下，混凝土配合比如单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率等, 对干缩有很大的影响。它们对干缩影响依次为：单位用水量单位水泥用量 水灰比 砂率。其中随着用水量的增大，同一条件下的混凝土收缩量直线上升；而在用水量相同的条件下， 混凝土干缩随水泥用量的增加而加大，但加大的幅度较小；在骨灰比相同条件下，混凝土干缩随水灰比的增大而明显增大；在强度等级相同条件下，混凝土干缩随砂率的增大而加大， 但加大幅度较小。2.3楼板混凝土养护情况对其收缩开裂的影响延长初期潮湿养护仅能推退干缩的时间，并不能减小混凝土短期的干缩，但对于干缩终值有一定影响。若前期（掺粉煤灰的为14d）及时养护，可以有效

11、地提高混凝土的抗拉强度及减小混凝土外表面的碳化深度，从而减小因混凝土碳化而产生的收缩，保证混凝土的使用寿命，因此，从防止碳化角度出发，及时、足够时间的楼板养护是必要的。2.4钢筋绑扎安装质量对楼板开裂的影响对于楼板混凝土开裂， 钢筋起限制和约束的作用。 钢筋对混凝土的限制约束，主要通过它们之间胶结力和摩擦力的作用。1） 间距均匀的钢筋所提供的约束作用是最佳的，且能有效防止裂缝宽度在个别处增大。但从日常的施工检查情况看，由于钢筋绑扎得不牢固， 造成混凝土振捣后， 钢筋分布的偏位现象比较普遍，从而削弱了钢筋的约束作用。2）对于变形钢筋，其相对保护层厚度越大，其平均粘结强度也就越大而在实际工程施工中

12、，由于钢筋保护层垫块是呈梅花型布置的，因此混凝土浇筑后， 底筋的许多部位保护层难以达到15mm的设计要求，从而削弱了钢筋对混凝土开裂的约束作用。2.5早期堆载对楼板混凝土开裂的影响众所周知，大部分房地产开发商都非常强调施工工期，对于很形象、直观的主体结构更是如此。由于施工工期安排紧，工序技术间歇时间被取消，这样必然会造成早期堆载（如钢 筋、模板材料的堆放）的不良影响。1） 楼板混凝土刚终凝不久（一般为24h）,施工中又堆放上一层柱钢筋、模板材料，施工堆载又为不均匀 （即集中力）和瞬时动荷载，其必然对混凝土的固结构成内在影响（即造成内伤”），也加大了混凝土内部早期微裂缝。2） 由于在早期，混凝土

13、强度低（一般在1.2MPa左右），不能承担堆料荷载。虽然从理论上讲，此时楼板的堆载全由其模板支撑体系受力，但在实际中，由于楼板模板龙骨的布置是在考虑允许模板面板存在1/250变形的情况下设计的（且对堆载集中力不予以考虑），因此在较大集中堆载作用下，势必造成楼板混凝土底部开裂或内伤”。2.6楼板拆模对楼板混凝土的影响如跨度 2m混凝土设计强度等级为 c20的楼板，按规定当混凝土强度达到c20的一半时，即可拆模。而此时间一般为楼板混凝土浇筑后57d ,此时楼板正承受由模板支撑体系传来的上一层楼板的施工荷载（甚至结构荷载），且该荷载几乎为集中荷载。因此，当楼 板厚度较小或荷载较大时，2m范围的楼板混

14、凝土带裂缝工作成为必然。而在实际工程施工中，又很少对拆模时楼板结构受力进行抗裂验算，仅是孤立地按满足上述条件与否决定是否拆模，这样就助长了后期的楼板开裂程度。3. 混凝土裂缝发生的控制措施混凝土裂缝发生与组成混凝土的水泥、净砂、石子、掺加剂等原材料有关，也与浇筑后混凝土的保温保湿的养护措施有关。3.1原材料的质量控制（1）水泥：在混凝土路面及大体积混凝土施中，水化热引起的温升较高，降温幅度大， 容易引起温度裂缝。为此，在施工中应选用水化热较低的水泥，尽量降低单位水泥使用量。（2）粗骨料：在钢筋混凝土施工中，粗骨料的最大尺寸与结构物的配筋、混凝土的浇灌工艺有关，增大骨料粒径可减少用水量，混凝土的

15、收缩和泌水随之减少，但骨料粒径增大 容易引起混凝土的离析，因此，必须调整好级配设计。并在施工中加强振捣。(3) 细骨料：采用中粗砂比采用细砂每立方米混凝土减少用水量20kg左右，水泥相 应减少28kg左右，从而降低混凝土的干缩。(4) 砂石料的含泥量控制：砂石含泥量超标，不仅增加混凝土的干缩，同时降低了混 凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利，因此，在路面混凝土及大体积混凝土施工中。 石子含泥量应(5) 掺加块石：在大体积混凝土基础施工中，掺加无裂缝的、冲洗干净、规格为 150 250mm的坚固大石块，不仅可减少混凝土的总用量，又可减少单位水泥用量，从而降低水化热。同时。石块本身也吸收热量，

16、使水化热进一步降低，对控制裂缝有利。如在滨河路防 洪堤施工中，基础混凝土掺人15%的块石。使得基础混凝土裂缝出现极少。3.2混凝土配合比的选定混凝土原料的配合比应根据工程的要求，如防水、防渗、防气、防射线等进行认真分析，选择最优方案。混凝土的水灰比应在满足强度要求及泵送工艺要求条件下尽可能降低。(1) 掺合料：混凝土中掺人粉煤灰不仅能替代部分水泥。而且粉煤灰颗粒成球状，可 起润滑作用，能改善混凝土的工作性和可泵性，且可明显降低混凝土水化热。(2) 外加剂：为了满足送到现场的混凝土具有1113cm坍落度，若只增加水泥使用量， 则会加剧混凝土干燥收缩，明显增大混凝土水化热，易引起开裂。因此，除了调

17、整级配外，可掺入适量的减水剂。3.3利用混凝土的后期强度对于大体积混凝土可以利用后期强度，如60d、90d、120d强度，即允许工程在 60d、90d或120d达到设计强度。这样可以减少水泥用量，减少水化热和收缩，从而减少裂缝。3.4混凝土的浇灌振捣技术混凝土的浇灌振捣技术对混凝土密实度很重要，最宜振捣时间为1030s.泵送流态混凝土同样需要振捣，大体积混凝土在浇灌振捣中会产生大量的泌水，应及时排除，有利于提高混凝土质量和混凝土抗裂性。4. 裂缝的处理根据裂缝的成因情况， 可将裂缝分为两种类型： 一类是由于材料、 气候等造成的一般塑 性收缩裂缝、干缩裂缝等。这类裂缝一般对承载力影响小，可作一般

18、处理或不处理；另一类 裂缝明显影响了梁的承载能力，随着裂缝的扩展和延伸， 钢筋达到屈服强度， 受压区混凝土应变量增大，梁刚度大大降低，构件趋向破坏。此类缝必须及早采取加固补强，以满足结构 安全需要。对于裂缝的处理，首先要重视对裂缝的调查分析，确定裂缝的种类、程度、危害 及加固的依据。调查可从裂缝的宽度、长度、是否贯通、是否达到弹性极限应力的位置、有 无潮气或漏水、工程地点环境以及施工图纸设计情况等多处入手，分析裂缝产生的本质原因，以采取相应的措施。(1)表面修补法。该法适用于缝较窄， 用以恢复构件表面美观和提高耐久性时所采用， 常用的是沿混凝土裂缝表面铺设薄膜材料，一般可用环氧类树脂或树脂浸渍

19、玻璃布。施工时先将混凝土表面用钢丝刷打毛，清水洗净干燥，将混凝土表面气孔由油灰状树脂填平，然后在其上铺设薄膜，如果单纯以防水为目的，也可采用涂刷沥青的方法。(2) 充填法。当裂缝较宽时，可沿裂缝混凝土表面凿成V形或U形槽，使用树脂砂浆材料进行填充，也可使用水泥砂浆或沥青等材料。施工时，先将槽内碎片清除，必要时涂底层结合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂轮或抛光机将表面磨光。(3) 注入法。当裂缝宽度较小且较深时，可采用将修补材料注入混凝土内部的修补方法，首先裂缝处安设注入用管， 其它部位用表面处理法封住，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，此法在裂缝宽大于0.2mm时，效果较

20、好。首先要分析裂缝形成的原因，观察裂缝的状况(是否贯通)，然后根据具体情况做相应处理。主要的处理方式如下：1. 表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影 响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2. 灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中， 胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体， 从而起到 封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、 环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽， 在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。 常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。3. 结构加固法当裂缝影