混凝土结构非荷载裂缝

浅谈混凝土结构非荷载裂缝

从混凝土结构的基本原理而言，混凝土结构中裂缝的产生实际上是难以避免的。在大多数情况下混凝土构件是带裂缝工作的。裂缝是否产生危害取决于其类型、数量、宽度、稳定性以及生产部位。裂缝造成的危害主要表现在混凝土结构的安全可靠性和耐久性两

个方面,在一般条件下裂缝并不直接影响结构的安全，但工程的破坏与倒塌大多是从裂缝扩展开始的，目前,在建设工程中,混凝土结构与混凝土构件频繁出现不同程度的裂缝,虽然有些裂缝没有达到使建筑物倒塌的危险程度，但结构物的裂缝可以引起渗漏，腐蚀、混凝土碳化等,引起耐久性的降低，甚至对结构的安全可靠性产生严重的潜在威胁。

一、钢筋混凝土结构裂缝的类型

钢筋混凝土结构中产生的裂缝主要有：

(1)荷载裂缝:它是由于直接施加的各种静力和动力荷载所引起的裂缝。

(2)变形荷载裂缝:它是由于温度变化、混凝土收缩、地基沉降等变形荷载间接作用因素影响下，结构的变形受到约束而引起的裂缝。

据统计，钢筋混凝土结构中的裂缝属中由外荷载为主引起的只占裂缝总数的20%左右，由变形荷载为主引起的占约80%。而在变形荷载引起的裂缝中，温度及混凝土收缩导致裂缝的占绝大多数。

虽然这类裂缝属非结构性裂缝,一般不影响构件承载力和结构安全,但却会影响结构耐久性和整体性,会对使用者感官和心理上造成不良影响,同时,对非荷载裂缝的计算与构造措施尚缺乏足够深入的

研究。而实际工程结构中大量存在的混凝土收缩、温度裂缝，已成为制约建筑业发展的障碍。对于桥梁结构而言，桥梁混凝土裂缝是桥梁缺陷的集中表现，也是桥梁结构最常见的病害。在桥梁结构的施工和营运过程中，桥梁混凝土常常会出现各种不同形式的裂缝。混凝土的非荷载变形并不必然导致混凝土结构裂缝的产生。裂缝的产生与非荷载变形分布不均匀性(变形不协调)以及受到的约束程

有关。

变形不协调或变形受到约束都将导致拉应力产生,在拉应力作

用下,混凝土会产生大量“微观裂缝”,或者“微观裂缝”将不断发展为“宏观裂缝”,即非荷载裂缝。按照非荷载变形的种类,可将混凝土的非荷载裂缝分为以下几种典型类型。

（1）塑性塌落裂缝

（2）塑性收缩裂缝

（3）干燥收缩裂缝和自收缩裂缝

（4）温度变形裂缝

（5）沉降裂缝

（6）冻融裂缝

（7）钢筋锈蚀裂缝

（8）化学反应膨胀裂缝

二、混凝土非荷载裂缝对结构的影响

正常情况下,荷载裂缝和非荷载裂缝都不会对构筑物的可靠性产生直接影响,裂缝的最大危害在于显著降低了混凝土的抗渗性,从而对建筑物长期耐久性和使用功能产生不良影响。其中,非荷载裂缝导致的危害更为显著,其原因在于,混凝土结构的荷载裂缝通常是非贯穿性的,以弯曲裂缝为例,裂缝通常出现在受拉区,运动稳定后也不一会延伸至受压区内,形成贯通;而混凝土结构的主要非荷载裂缝如收缩裂缝、温度裂缝,往往最终形成贯穿裂缝,它们对混凝土抗渗性的影响更大。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏（如结构开裂、变形过大等）所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能，而混凝土裂缝，尤其是非荷载裂缝的形成和扩展被认为是主要原因。

三、施工对混凝土结构非荷载裂缝的影响

1、施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

（1）水泥

①水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。

②水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度

不足，从而导致混凝土开裂。

③当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

（2）砂、石骨料

①砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。

②砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。

③砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。

④砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。

（3）拌和水及外加剂

拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

2.施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种

裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

（1）混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

（2）混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

（3）混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

（4）混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

（5）混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

（6）用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

（7）混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，