钢筋混凝土梁产生裂缝的原因及处理
现浇混凝土梁裂缝的分析及预防
【摘要】本文分析了钢筋混凝土梁的裂缝产生原因和部位，并提出了相应的预防措施。【关键词】钢筋混凝土梁裂缝热胀冷缩
1前言
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裂缝形成原因
钢筋混凝土梁出现裂缝的原因很复杂。主要有：材料或气候因素、施工不当、设计和施工错误、改变使用功能或使用不合理等。通常可归纳为以下几种：
(1)收缩裂缝。混凝土尚处于未完全硬化状态时，如干燥过快，则产生收缩裂缝，通常发生在表面上，裂缝不规则，宽度小。
(2)水泥水化硬化时的裂缝。水泥在水化及硬化的过程中，散发大量热量，使混凝土内外部产生温差．超过一定值时．因混凝土的收缩不一致而产生裂缝。
(3)温变裂缝。现浇钢筋混凝土梁随着温度变化会产生热胀冷缩变形。即温度变形。
AL=L(t1－t2)﹠△AL——钢筋混凝土梁的变形值
L――梁的长度
((t1—t2))——温度变化值
d——材料的线嘭胀系数、混凝土为10a×10-b由于混凝土截面高度较大或较特殊环境下施工．如较寒冷地区施工。梁的上下表面温度不一致，梁会产生温度弯矩。如温度弯矩与荷载弯矩迭加超过梁所能承担的能力。梁便会产生裂缝。预防产生温度裂缝的措施主要有：①设置温度裂缝。②运用水化热小和收缩小的水泥。③浇筑后．表面应及时覆盖并洒水养护．复季应延长养护时间，寒冷季节混凝土表面采取保温措施。
(4)设计欠周全。如钢筋混凝土梁的截面不够，梁的跨度过大，高度偏小，或者由于计算错误，受力钢筋截面偏小、配筋位置不当、节点不合理等。都会导致混凝土梁出现结构裂缝。
(5)施工质量造成的裂缝。
①由于混凝土标号偏低、受力钢筋截面偏小、截面尺寸不符合设计等而导致混凝土梁出现裂缝。
②由于施工不当、模板支撑下沉，或过早拆除底模和支撑等形成的裂缝。
③由于施工控制不严，在梁上超载堆荷，而导致出现裂缝。
(6)预制钢混凝土梁在运输、吊装过程中，由于支撑不合理、吊点位置不符，以及较大的振动或冲击荷载，也会导致钢筋混凝土梁出现裂缝。
(7)在使用过程中，改变原来的使用功能，如将办公室改为仓库、屋面加层、使用不当、增大梁上荷载等均会出现裂缝。
3裂缝的部位
3．1 粱受拉区裂缝
由于浇筑混凝土时施工管理不善．使用了低劣的钢筋，造成梁受拉钢筋强度不足。施工中，提前拆模、施工荷载超过设计荷载或混凝土强度低于设计规定，以及使用不当，使用荷载大大超过原设计荷载，使梁受拉区产生裂缝。梁受拉区产生的裂缝一般采用水泥浆封闭，防止钢筋锈蚀，再根据具体情况做补强加固处理。
3．2 梁在支座附近的斜裂缝
梁的混凝土强度低于设计强度，抗剪钢筋不足，箍筋没有增加，也有的因超载，提前拆模时混凝土强度低于标准强度值，造成的抗剪能力低而产生剪切裂缝。应先用粘结浆液压注处理。再进行加固补强。确保梁的使用安全。
3．3 粱受压区裂缝
梁的高度小，有的梁没有抗裂验算，混凝土振捣不够密实，梁长期在温差作用下产生温差变形及长期处于干燥状态的环境中干缩变形，梁在温差和干缩的综合作用下裂缝。缝上宽下窄，有贯穿的，不贯穿的。裂缝长度为梁高的3／5～4／5，粱底部不裂。这种裂缝可用水泥砂浆压注、粘结密封裂缝和补强。
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人手，分析裂缝产生的本质原因，以采取相应的措施。
1．经过调查分析，确认裂缝在不降低承载力的情况下，采取表面处理法、充填法、注入法等简易的处理方法：
(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，效果较好。2．如果梁的裂缝情况影响了梁的承载能力，就应更慎重研讨，分析比较，采用经济高效的方法，达到加固的目的，可采用的方法有：
(1)钢箍加固法。此法适合于补强梁内特长箍筋及弯起筋不足，抗剪达不到要求的情况。具体方法是：用扁钢或圆钢制成垂直或斜形的钢箍，两端留有螺纹，套人钢板后用螺母拧紧。也可采用由两个u形钢箍套上后焊接，然后打入金属楔楔紧。采用钢箍时需在梁上刻槽以防滑。
(2)粘贴加固法。将钢板或型钢用改性环氧树脂粘结剂粘结到构件混凝土裂缝部位表面．使钢板或型钢与混凝土连接成整体共同工作。粘结前．钢材表面进行喷砂处理，混凝土表面刷净干燥，粘结层厚度为3mm 左右。
(3)梁的三面或四面加做围套法。在梁的刚度、强度或剪力不足且相差较大的情况下，采用梁的三面或四面加大，做钢筋混凝土围套加固较为适宜。采用四面围套时壁厚应据实际情况而定，一般两侧大于50ram，上下大于l00mm 为宜，纵向钢筋及箍筋通过计算确定。当梁受楼面限制时，可采用三面围套，此时两侧混凝土厚度宜大于l00mm．纵向钢筋可用25与原梁纵筋焊接固定，施工时在梁两侧板上间隔500mm 凿洞以浇筋混凝土，箍筋可用开口箍或穿板封闭箍．并经计算确定配筋数量。
(4) 梁的单面加大截面法。单面加大截面法分两种，即上面加高或下面加厚。梁的上面加高适用于粱的支座抗弯强度不足的加固，所加混凝土靠焊在原梁上部箍筋上的附加箍筋与原混凝土接成整体．上部荷载靠附加纵筋承受。梁的上部加厚，适用于梁跨中抗弯不足加固．当梁截面强度与要求相差不大时，可将梁下加厚80mm～l00mm．配制新的纵筋与原钢筋焊接，做法同三面围套。当粱的截的下部增加l00mm 以上，按计算配置纵筋和箍筋采用围套及单面加厚法加固时，纵筋与支座连接有下述方法：梁支撑在柱上时，新加纵筋可通过连接钢板或直接与柱内受力筋焊接在一起；梁支撑在主梁上时，应在主梁上回设斜托支座，斜托钢筋与主梁中主筋焊接。对于梁的端支座，可将梁内部分纵向钢筋按45。或30。角曲折成斜筋焊于主梁内原纵筋上，或另加入浮筋，电焊连接新旧纵筋。
5结语
钢筋混凝土梁裂缝应针对成因、贯彻预防为主的原则、加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。一旦产生裂缝．应全面调查分析，查明原因，取得加固依据，在选择处理方法上，应比较论证、综合考虑，以求施工方便、经济高效。
钢筋混凝土梁出现裂缝如何进行质量检测？
钢筋混凝土结构上产生的裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件的某些部位。
对于各类裂缝,必须先查明其性质和产生的原因,进而确定具体的修缮方法。钢筋混凝土结构裂缝根据
其产生的原因不同可分为荷载裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、腐蚀裂缝、沉降裂缝等。
1 各种裂缝产生原因
111 荷载裂缝
结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等
部位。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足、地基不均匀沉降等等。
钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师需根据地基情况,静、动
荷载,环境因素、结构耐久性等控制荷载裂缝。从国内外有关规范可知,对结构变形作用引起的裂缝问题,存在着两类学派:一是设计规范规定很灵活,没有验算裂缝的明确规定,而由设计人员自由处理。另
一类则是设计规范有明确规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制,如我国《混凝土结构设计规范》(GB50010 - 2002) ,工程师对结构变形裂缝控制考虑不周,是结构荷载裂缝发生过多的主要原因。
112 温度裂缝
由大气温度变化、周围环境高温的影响和大体积混凝土施工时产生的水化热等因素造成,水泥的水
化热为165～250J / g ,随混凝土水泥用量提高,起绝热温升可达50 ℃～80 ℃。研究表明,当混凝土内外温差10 ℃时,冷缩值εc
= ΔTα = 0101 % ,如温差为20 ℃～30 ℃时,其冷缩值为0102 %～0103 % ,当大于混凝
土极限拉伸值时混凝土就开裂。
113 干缩裂缝
这类裂缝一是由于材料缺陷引起的,研究表明,水泥加水后变成水泥硬化体,起绝对体积减小,毛细
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孔缝中水逸出产生毛细压力,使混凝土产生毛细收缩,由此引起水泥砂浆的干缩值为011 %～012 % ,混凝
土的干缩值为0104 %～0106 % ,而混凝土的极限拉伸值只有0101 %～0102 % ,所以引起干缩裂缝。
114 沉降裂缝
现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,均可导
致产生沉降裂缝。
115 腐蚀裂缝
由于有害离子Cl - ,SO4
2 - ,Mg2 + 等侵入混凝土内部,导致钢筋锈蚀而使混凝土产生的后期膨胀裂缝。
2 钢筋混凝土结构裂缝的控制措施
根据国外设计规范和我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010 - 2002) 及有关试验资料,混凝土最
大裂缝宽度的大致控制标准: (1) 无侵蚀介质,无防渗要求为013～014mm; (2) 轻微侵蚀,无防渗要求为012～013mm; (3) 严重侵蚀,有防渗要求为011～012mm。为了达到这样的标准,就必须对各种裂缝采取相应的控制措施。
211 荷载裂缝
在结构设计方面,结构设计者必须严格按照《混凝土结构设计规范》(GB50010 - 2002) 第811 条规定
进行裂缝控制验算,根据不同的结构部位,采取相应的合理配筋。
212 温度裂缝
防止因混凝土本身与外界气温相差悬殊,处于高温环境的构件,应采取隔热措施,加强养护,尤其在
气温高、风大且干燥的气候条件下更应及早喷水。对大体积混凝土应控制裂缝,大体积混凝土工程因散热降温引起的冷缩比干缩更容易引起开裂,常规的温控措施既复杂又费钱。
213 干缩裂缝
一是可以通过改善材料性能来控制,如前提到在工程中采用的补偿收缩混凝土对此种裂缝的控制也
很有效。补偿混凝土是一种适度膨胀的混凝土,按国内外补偿混凝土的技术要求,混凝土在湿养护期间,
在配筋率ρ = 018 %的试验条件下,它产生的限制膨胀率为0102 %～0103 % ,在混凝土中建立的预压应力
为012～017MPa ,这一预压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或大部分应力。与此同时推迟了混凝土收缩的产生过程,这就是补偿混凝土的抗裂原理。
214 沉降裂缝
对软土地基进行必要的夯压和加固处理;预制场地应夯打密实方可使用;现浇和预制构件模板应支
撑牢固,保证其强度和刚度,并应按规定时间拆模;防止雨水及施工用水浸泡地基。
215 腐蚀裂缝
保证混凝土的密实度,以阻止侵蚀介质和水、氧等的侵入;在构件表面加涂防护层。
施工项目质量问题的分析，是正确拟定质量事故处理方案的前提，是明确质量事故责任的依据。为此，要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据，方能达到统一认识的目的。
施工项目质量问题的分析，是正确拟定质量事故处理方案的前提，是明确质量事故责任的依据。为此，要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学
的论证和判断;言之有理:论之有据，方能达到统一认识的目的。
一、墙体裂缝分析
(一)地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析
房屋的全部荷载最终通过基础传给地基，而地基在荷载作用下，其应力是随深度而扩散，深度大，扩散愈大，应力愈小;在同一深处，也总是中间最大，向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用，即使地基地层非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀的，从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋中部沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀，且房屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的，一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时，由于土的强度低、压缩性大，房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大，整体刚度差，而对地基又末进行加固处理，那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端，向沉降较大的方向倾斜，沿着门窗洞口约成45。呈正八字形，且房屋的上部裂缝小，下部裂缝大。这种裂缝，必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
当房屋地基土层分布不均匀，土质差别较大时，则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降，造成墙体开裂，其裂缝上大下小，向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下，当未留设沉降缝时，也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时，裂缝位于层数低的荷载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。当房屋两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形，此时，往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。
在多层房屋中，当底层窗台过宽时，也往往容易因荷载由窗间墙集中传递，使地基不均匀沉降，致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝。
此外，新建房屋的基础若位于原有房屋基础下，则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5~1。否则，由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理，在施工相邻的高层和低层房屋时，亦应本着先高、重，后低、轻的原则组织施工;否则，若先施工了低层房屋后再施工高层房屋，则也会造成低层房屋墙体的开裂。
从以上分析可知，裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差，抵抗变形能力差，故容易出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多的发生在房屋下部，裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形，裂缝较多的发生在房屋的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关，在门窗洞口处，平面转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏，其主拉应力为45。所以裂缝也成45倾斜。
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂，首先应处理好软土地基和不均匀地基，但在拟定地基加固和处理方案时，又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作;不能单纯从地基处理出发，否则，不仅费用大;而效果亦差。在上部结构处理上有:改变建筑物体型;简化建筑物平面;合理设沉降缝;加强房屋整体刚度(如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等);采用轻型结构、柔性结构等。(二)温度应力引起墙体裂缝分析
一般材料均有热胀冷缩性质，房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形，称为温度变形。如果结构不受任何约束，在温度变化时能自由变形，那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时，则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10/C，而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5XlO/C，在相同温差下，钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右。所以，在混合结构中，当温度变化时，钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一，必然彼此相牵制而产生温度应力，使房屋结构开裂破坏。
温度应力引起墙体裂缝一般有以下几种情况:
1.八字形裂缝
如图4-6所示，当外界温度上升时，外墙本身沿长度方向将有所伸长，但屋盖部分(特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖)的伸长值大得多。从屋盖与墙体连接处切开来看，屋盖伸长对墙体产生附加水平推力，使墙体受到屋盖的推力而产生剪应力，剪应力和拉应力又引起主拉应力，当主拉应力过大时，将在墙体上产生八字形裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零，两端最大，因此八字形裂缝多发生在墙体两端，一般占二、三个开间，且发生在顶层墙面上。
2.水平裂缝和包角裂缝
平屋顶房屋，有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近，出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝，这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的，包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式，是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的，在这种情况下，下面一般不会再出现八字形裂缝。有时，外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。
3，女儿墙根部和竖向裂缝
女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推、拉力，使女儿墙根部的砌体外西域女儿墙外倾现象，形成水平裂缝。有时，由于钢筋混凝土屋面的收缩，也可能使女儿墙处于偏心受压状态，从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。
此外，在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝，这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致。
影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂，以上所述的仅是一些常见的情况。为了减少温度应力的影响，可采取合理地设伸缩缝;避兔楼面错层和伸缩缝错位;加强屋面保温、隔热;用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离，并在女儿墙根部留一定空隙，使其能自由伸缩且有伸缩余地;采用蓄水屋面域种植屋面;女儿墙设构造柱；加强结构的薄弱环节，提高其抗拉强度等技术措施。
二、悬挑结构坍塌分析
悬挑结构坍塌实例较多，一是整体倾覆坍塌;二是沿悬臂梁、板根部断塌。其主要原因有:
1.稳定力矩小于倾覆力矩
悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定，要求抗倾覆的安全因素不小于1.5，若稳定力矩小于倾覆力矩时，必然失稳，倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁，当梁上压重(砌砖的高度)不能满足稳定要求时，就拆除支撑、模板，即会产生坍塌事故。
2.模板支撑方案不当
悬挑结构根部受力最大，当混凝土浇筑后，尚未达到足够强度时，模板支撑产生沉降，根部混凝土随即开裂，拆模后将从根部产生断裂坍塌;若悬挑结构为变截面时，施工时将模板做成等截面外形，而造成根部断面减小，拆模后也会造成断塌事故。
3.钢筋错位、变形
悬挑结构根部负弯矩最大，主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部，或被踩踏向下变形过大，或锚固长度不够等原因，拆模后，均会导致根部断塌。
4.施工超载
悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比，如施工荷载超过设计荷载，当模板下沉时就在根部出现裂缝;尤其是当由根部向外浇筑混凝土时，随着荷载增加;模板变形，也极容易在根部产生裂缝，导致拆模后断裂。
5.拆模过早
不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早，混凝土未达到足够强度所造成。所以，规范规定，跨度小于2m的悬臂梁及板，混凝土拆模强度应大于等于70%;跨度大于2m的悬臂梁及板，混凝土的拆模强度为100%。
三、钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析
(一)事故概况
某工程项目C列柱为等截面柱，长l2m;断面为40Omm*6OOmm;采用对称配筋，每边为4业16，构造筋为2业12;混凝土强度等级为C20，吊装时已达100%强度;柱为平卧预制，一点起吊;吊点距柱顶2m;刚吊