1、 前言

     鋼筋混凝土結構破壞倒塌的工程質量事故，絕大多數是從裂縫的擴展開始的；其實，只要仔細觀察不難發(fā)現，普通的鋼筋混凝土結構又一般都是帶裂縫受力工作的，如果借助儀器，甚至還可以發(fā)現裂縫是時刻發(fā)生變化的，隨著裂縫的發(fā)展變化，結構構件的耐久性和適用性會不同程度的降低，嚴重的甚至會導致結構構件的破壞；所以研究裂縫的形態(tài)、分析裂縫產生的原因和裂縫對結構功能的影響并加以控制是一個十分重要的課題。

2、裂縫的形態(tài)判定及對裂縫的修補加固措施

2.1裂縫的形態(tài)

     裂縫的形式多種多樣；從裂縫的寬度來分，可分為微裂縫和宏觀裂縫；一般將混凝土材料在化合過程中產生的寬度小于0.05mm的裂縫稱之為微裂縫；它是混凝土材料固有的一種物理性質，微裂縫的產生幾乎是不可避免的，它的分布不規(guī)則且不貫通；這種細微裂縫如果不擴展或是擴展在一定范圍的話，它對一般的工業(yè)和民用建筑的正常使用是不會造成危害的；故這類裂縫又稱為無害裂縫。但是，在實際使用過程中，因為混凝土結構的抗拉強度要比抗壓強度低得多，所以在荷載作用下或是進一步產生溫差和干縮的情況下，微裂縫會開始擴展并逐漸相互貫通，從而出現較大的、肉眼可見的裂縫，這種裂縫稱之為宏觀裂縫，這種裂縫的寬度一般大于0.05mm。同時，按裂縫對結構影響的不同，裂縫又可以分為結構性裂縫和非結構性裂縫，非結構性裂縫主要是由于水泥硬化干縮、外界溫度和濕度變化、施工縫處理不當、鋼筋腐蝕等原因造成的；而結構性裂縫主要是由受力引起的，所以結構性裂縫又叫荷載裂縫，它是工程中最常見的裂縫。

2.2裂縫狀態(tài)的判定

通過對建筑物外觀檢查，可能會發(fā)現各種質量問題，其中裂縫是最為常見的現象之一。構件上出現裂縫后，首先須要判定裂縫是否穩(wěn)定（裂縫是否已經停止擴展），裂縫是否有害；根據裂縫的形成原因和特性定性的判定結構受力的狀態(tài)，評定結構的安全度、剛度以及抗裂度等性能，從而找出相應的防治修補措施。

2.2.1裂縫是否穩(wěn)定可以根據觀測和計算的方法判定

    （1）觀測：定期對裂縫寬度、長度進行觀測、記錄。觀測的方法可在裂縫的個別區(qū)段及裂縫頂端涂上石膏，用讀數放大鏡讀出裂縫的寬度。如果在相當長的時間內石膏沒有開裂，則說明裂縫已經停止擴展，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。但這里也要注意有些裂縫是隨時間和環(huán)境變化而變化的，譬如貫穿溫度裂縫在冬天由于混凝土冷縮而增大，夏天則因材料的膨脹而縮小。又如收縮裂縫初期的發(fā)展速度迅速，在1～2年內方可趨于穩(wěn)定狀態(tài)；這些裂縫變化都是正�，F象。所謂發(fā)展中不穩(wěn)定裂縫，主要是隨時間持續(xù)不斷增大的荷載裂縫和沉降裂縫等。鋼筋混凝土結構在各種荷載作用下，一般在受拉區(qū)是允許帶裂縫工作的，只要裂縫發(fā)展是穩(wěn)定的，寬度在規(guī)范允許的范圍內都是正常的。但是，裂縫穩(wěn)定的結構，裂縫會不會繼續(xù)擴展還要視外界的環(huán)境是否穩(wěn)定，環(huán)境的變化可能引起舊的裂縫繼續(xù)擴展，甚至還會出現新的裂縫，所以還應根據構件所處的具體環(huán)境加以分析。

（2）計算：對于適筋梁，鋼筋的應力σ_s是影響裂縫寬度的主要因素，因此可以通過對混凝土梁在按荷載短期效應組合下裂縫截面處縱向鋼筋應力的計算來判定裂縫是否穩(wěn)定，計算公式如下：

             σ_ss=M_S/   A_Sηh₀

式中：A _s— 受拉鋼筋的總面積；

      η— 裂縫截面處內力臂長度系數，通常取η=0.87;

       h₀—截面有效高度；

如果計算鋼筋的應力σ_ss小于0.8f_y（f_y為鋼筋強度設計值），則可認為裂縫的是處于穩(wěn)定狀態(tài)，否則，裂縫是不穩(wěn)定的。

2.2.2裂縫是否有害的判定

   判定裂縫是否有害，原則上根據裂縫的危害程度和后果而定，一般認為下列情況的裂縫是有害的：

（1）                         損害建筑物使用功能的裂縫；如水池、水塔開裂滲漏水進而影響使用的；

（2）                         寬度超過規(guī)范規(guī)定限值的裂縫，沿鋼筋縱向裂縫；這類裂縫會引起鋼筋的銹蝕，使保護層崩落；

（3）                         嚴重降低結構剛度或影響建筑物整體性的裂縫；

（4）                         嚴重損害建筑結構美觀的裂縫。

  對于這些裂縫應根據具體情況及時進行修補處理或采取加固措施；一般情況下從耐久性和防水性考慮必需修補與不需修補的裂縫寬度限值可按表（一）規(guī)定采用。

表（一）

續(xù)表

  當裂縫寬度介于表中必需修補（A）和無需修補（B）之間時則需根據經驗，并通過對結構的驗算結果、開裂原因、裂縫寬度及密度、裂縫性狀及環(huán)境條件等因素進行綜合分析，判斷確定是否需要對結構進行修補和補強加固。

2.3裂縫的修補和補強加固方法

2.3.1非結構性裂縫的修補方法

   對于結構受力影響不大的混凝土非結構性裂縫，為了滿足美觀和使用上的要求、防止鋼筋的銹蝕、減少滲漏、提高耐久性，也需對裂縫進行修補，這樣的修補一般起到增加結構強度、剛度和抗裂度的作用常用的修補方法分為表面修補和內部修補兩類。

（一）       表面修補法

    本方法是沿構件表面涂刷水泥漿、油漆、瀝青、環(huán)氧樹脂等材料來修補構件表面細小的混凝土裂縫，對于混凝土干縮裂縫�？梢圆捎眠@種辦法來進行修補。另外，對于中等寬度的溫度裂縫，還可以采用向裂縫中填充剛性材料（水泥砂漿、膨脹漿和樹脂砂漿等）和彈性材料（丙烯酸樹脂、硅酸脂、聚硫化合物、合成橡膠等）以固定裂縫和阻止裂縫的擴張。

（二）       內部修補法

    內部修補法是采用壓力灌漿，它不僅修補混凝土表面的裂縫；而且能注入到構件的內部，對裂縫進行粘合封閉和補強，但是為了提高灌漿的飽和度，一般采用壓力灌漿；目前常采用的灌漿材料有純水泥灌漿和環(huán)氧樹脂灌漿；對于施工裂縫和大寬度裂縫多采用此方法進行修補。

2.3.2結構性裂縫的加固補強方法

如前所述；由于結構性裂縫主要是由于構件在荷載作用下引起的，所以對于這類裂縫的加固，必須根據實際情況，通過計算分析方能確定其加固的方案，其計算方法在相關規(guī)范、技術標準和手冊上均有介紹，在這里只簡單羅列一些常用的加固方法。

（一）        加大截面法

    這種方法是采用增大原結構或構件的截面積，以提高其承載力和滿足正常使用的加固方法；這種加固方法廣泛使用加固混凝土結構中梁、板、柱和鋼結構中的柱及屋架以及磚墻柱等。

（二）        外包鋼加固法

    這種加固方法是在鋼筋混凝土構件四周或兩面包以型鋼的一種加固方法，它適用于對混凝土柱、梁、屋架以及煙囪等建構筑物的加固。

（三）        預應力加固法

預應力加固法適用于混凝土承重（包括受拉、受壓、受彎）結構的構件，要求提高承載能力、剛度、和抗裂度，同時又要求不占更多空間的構件。

（四）        外部粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是指用高強度的結構膠粘劑把鋼板貼在構件外部的一種加固方法，這是一種新型的加固技術，它常被用來加固承受靜力荷載作用下的鋼筋混凝土（或型鋼）受彎、受拉構件。

當然對于結構裂縫的修補或補強加固措施還有很多，只有在實踐過程中，根據實際情況，綜合考慮安全性、適用性、經濟性，在加固設計中提出相應的處理對策隨后再進行加固；成而避免裂縫對構件造成進一步的危害。

3、裂縫對結構的危害

   當裂縫的寬度超過了一定的限值就成了有害裂縫；有害裂縫的存在嚴重影響結構物的耐久性和適用性，而裂縫對結構的危害主要表現如下：

（1）冰凍的影響。這點在北方地區(qū)的表現更為惡劣；混凝土一旦產生裂縫，水分就會乘虛而入，即使?jié)B入不是很深，但當外界氣溫降到-2°C以下時，水分便會凝結成冰，水分結冰后體積膨脹約9%，導致裂縫邊緣的散裂，而冰融循環(huán)一次這種散裂就發(fā)生一次，這樣，裂縫將逐漸加寬。

（2）鋼筋的銹蝕�？v向裂縫與鋼筋銹蝕的關系比較復雜，有“先裂后銹”和“先銹后裂”兩種情況。

先裂后銹即由于鋼筋混凝土收縮，塑性下降；同時，由于施工質量等原因引起的沿鋼筋縱向裂縫和梁中沿箍筋的裂縫，常常成為空氣、水分及其它侵蝕介質的通道，久而久之，使鋼筋產生銹蝕。成而削弱了鋼筋的受力截面積；特別是高強鋼絲，因其表面積大而截面積小，銹蝕對其危害更大。

先銹后裂即由于鋼筋混凝土的炭化或氯鹽的作用，使鋼筋發(fā)生銹蝕；銹蝕物體積比原體積增大3～4倍，使鋼筋周圍的混凝土產生很大的拉力，從而引起沿鋼筋長度方向的混凝土產生縱向劈裂裂縫，一旦保護層混凝土劈裂，鋼筋與外界接觸，甚至完全裸露于空氣當中，導致銹蝕速度迅速加快。

在實際結構中，這兩種情況是相互作用且同時進行的，裂縫的產生使鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕的發(fā)展又促進了裂縫的擴展；如此銹——裂——銹的惡性循環(huán)，最終導致混凝土保護層完全脫落，致使鋼筋失去抵抗銹蝕的保護，甚至結構徹底破壞。

（3）引起建筑物滲漏，影響建筑物的美觀和使用功能。

4、結語

   綜上所述，了解裂縫的分類，分析裂縫產生的主要原因，針對裂縫對結構構件的危害，是確定對出現裂縫的構件如何處理的必須步驟；同時，也為選定經濟有效的措施來保護鋼筋混凝土具有重大的意義。