莫宏杰  欧汉国

（广西桂能工程咨询集团有限公司　广西南宁市  530023）

 

【摘要】  混凝土裂缝普遍存在于工程之中，影响建筑物的外观、结构安全和使用寿命，是监理工程师质量控制的重点。本文着重介绍了监理工程师对广西八一铁合金（集团）有限责任公司2×16500kVA电炉主厂房17.0m层电炉结构梁侧及梁底混凝土出现裂缝进行成因分析和采取的处理措施，为今后处理类似工程问题提供参考。

【关键词】  混凝土裂缝；成因分析；处理措施

 

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。

混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中存在裂缝是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内即可。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝的产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，确保工程质量。

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀

 

[作者简介]  莫宏杰（1972.05～），男，广西贵港人，建设部注册监理工程师，从事工程建设监理工作。欧汉国（1973.12～），男，广西贵港人，建设部注册监理工程师，从事工程建设监理工作。

沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等。

混凝土工程施工中常见的裂缝有干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、温度裂缝及混凝土内部化学反应引起的裂缝等。

2.1  干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05~0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀，影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂，影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

2.2  塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3ｍ，宽1~5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。

2.3  沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

2.4  温度裂缝

    温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，当水泥用量在350~550kg/m³，每m³混凝土将释放出17500~27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃~26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。

    温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2.5  化学反应引起的裂缝

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。

3.1  工程概况

广西八一铁合金（集团）有限责任公司2×16500kVA电炉主厂房土建工程，位于广西来宾市凤凰镇八一铁合金（集团）有限责任公司冶炼厂内。工程总造价1200多万元，2003年3月开工建设，2004年1月竣工验收，2004年2月投产。

主厂房建筑面积11000m²，为框架混凝土结构及钢结构，混凝土结构主要楼层分为五层：6.00m层、9.28m层、12.5m层、17.0m层、24.5m层。混凝土强度等级为C60。钢结构主要是6.00m层的③~⑥、⑧~11跨；9.28m层的A、C相变压器室，12.5m层悬挂钢平台，17.0m层平面的钢料斗，23.7m平面钢平台及24.5m层高架钢料仓以及屋面钢架等。

17.0m层电炉结构为钢筋混凝土框架结构，混凝土强度等级为C60，分别于2003年6月5日、6月11日开始浇灌混凝土。框架梁的模板拆除后，发现电炉结构梁侧及梁底有分散的不均匀裂缝，裂缝宽度约0.2mm。2004年6月25日，由建设单位组织设计、监理、施工成立联合调查组对17.0m层电炉框架梁裂缝的质量缺陷进行了现场调查。经现场查看，电炉跨（即B~C列与③/2－11/2轴间）的纵、横梁（梁跨度为18m，梁高为2.3 m，梁宽为850mm）都不同程度的出现梁底梁侧裂缝。梁侧裂缝大多为竖向裂缝，长短不一，有的从梁顶至梁贯通，有的只在梁侧底部约20~30cm长，宽度不一，最宽达0.55 mm。

3.2  原因分析

监理工程师在现场对17.0m层电炉结构框架进行了仔细勘察，并对参与施工的相关人员进行调查了解，又对施工过程中产生的相关技术文件记录进行了审查。经过认真的分析，监理工程师认为，17.0m层电炉结构梁底模板养护12天左右拆除， 该层部分满堂架子支撑在9.0m层，部分满堂架子支撑在0.00m层土质地基上，梁底出现的裂缝可能是沉陷裂缝。对于梁底出现的裂缝，监理工程师认为是温度裂缝，因为17.0m层电炉结构尺寸较大，梁的尺寸为长×宽×高=18m×0.85m×2.3 m，跨度18m，混凝土设计标号为C60，采用P.O52.5R水泥，水灰比较小（为0.33），水泥用量达480kg/m³，由于水泥用量很大，混凝土在硬化过程中产生大量的水化热，导致混凝土内外出现温差。裂缝大部分出现在梁侧，而梁侧模板拆除时间较晚，梁侧混凝土水分损失不大，排除为干缩裂缝的可能。

施工单位对电炉结构裂缝的观测结果：从2003年6月26日开始观测以来，梁底部裂缝有少量扩展，最大裂缝宽度为0.55mm，但从2003年7月10日裂缝开始稳定无扩展。

由于沉陷裂缝对结构有影响，监理工程师要求对其进行结构加固处理，采取灌缝、封缝和增设支点加固等措施。而梁侧裂缝基本无扩展，监理工程师认为此温度裂缝对结构影响不大，只需对裂缝进行封闭处理即可。

混凝土裂缝的处理根据裂缝的特点和性质进行。当裂缝影响到混凝土结构的性能时，考虑采取加固法对混凝土结构进行处理，加固法通常有：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等。经现场调查分析及研究，联合调查组决定对广西八一铁合金（集团）有限责任公司2×16500kVA电炉主厂房17.0m层电炉结构框架梁采用增设支点加固的方法进行加固处理，由施工单位提出方案，设计单位和监理工程师审批后实施。

4.1  处理方案

（1）对C轴上的次梁DL-2梁进行卸载。在DL-2梁底加设两道钢柱GZ1，减小DL-2梁跨度，将DL-2梁由18m跨改为三跨，相应的基础进行加固处理，如图一。

（2）对B轴上的次梁DL-1梁，利用9.18m挂钢平台梁柱，增加斜杆，改变混凝土梁的受力，形成组合桁架，相应的9.18m挂钢平台梁柱进行加固处理，如图二。

（3）.对11/2、8/2、6/2、3/2轴框架梁DKL-2，DKL-3进行卸载。在DKL-2，DKL-3梁底加设钢柱GZ2，减小DKL-2，DKL-3梁跨度，将DKL-2，DKL-3梁由18m跨改为两跨，相应的基础亦进行加固（加宽、加大）处理，如图三。

采取以上措施处理后，对框架梁裂缝进行灌浆封闭。

                                 图一