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摘 要：本文简要分析了混凝土建筑物裂缝产生的原因及其裂缝现象与影响因素，然后据此提出了裂缝控制与处理的技术措施，作为混凝土建筑物施工的参考。
关键词：钢筋混凝土；裂缝；控制；治理方法
1 裂缝出现的原因
(1)材料自身特性因素。混凝土材料本身允许的变形范围远远小于工程中实际收缩的范围，因此，混凝土硬化过程中的收缩是裂缝产生的一个重要因素。
(2)外荷载因素。有时在计算荷载的时候，因为考虑不周全，出现漏算荷载，从而导致施工和使用时因超荷载而产生裂缝。
(3)结构的变形因素。钢筋混凝土的结构受外界温度的影响而发生收缩和膨胀、混凝土结构的不均匀沉降都会导致裂缝的产生。
2 裂缝的控制
2.1 荷载裂缝的控制
将裂缝控制等级分为三级：一级是使用上严格要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组合使用下，构件受拉区边缘混凝土不出现拉应力；二级是使用上一般要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组台作用下，构件受拉区边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值，按荷载效用准永久组合作用下，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力；三级是使用上允许出现裂缝的构件，即普通钢筋混凝土构件，它受规定的最大裂缝宽度允许值的限制。
2.2 变形裂缝的控制
(1)增配构造筋提高抗裂性能。增配构造筋，能有效抵抗温度应力，提高抗裂性能。配筋应尽可能用小直径，小间距。采用直径8～14mm的钢筋和间距l5Omm较为合理，配筋率在0.3％～5％跖之间较为适宜。
(2)设置后浇缝。在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保留的临时温度收缩变形缝称为后浇缝，它是一种扩大伸缩间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施，施工中保留一段时间后再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。
(3)控制应力集中裂缝。工业与民用建筑的各种建筑物可能都会遇到各种孔洞，以及一些结构在长度方向遇有断面突变情况，在孔洞和变断面的转角部位，由于温度收缩作用，会引起应力集中，产生裂缝。可采取有效的结构加强，目前有两种有效方法：一是转角或圆孔边作结构筋加强，转角处增配斜向鋼筋或网片；二是孔洞边界设护边角钢，控制裂缝的产生。
(4)为混凝土创造应力松弛的条件。相对大块式、厚臂的混凝土工程，控制裂缝的主要因素是克服水化热降温引起的拉应力，所以必须尽可能减少人模温度，薄层连续浇筑，加强养护，以减少内外温差，关键一环是缓慢降温，给混凝土刨造应力松弛的条件，与此同时还要混凝土保持良好的潮湿状态，可采用自动给水养护。这对提高强度和减少收缩是十分有利的。
(5)在一般工程中还可以采用设置伸缩缝。混凝土设计规范对伸缩缝设置要求有具体规定，当房屋长度超过其限值。若无专门措施就应设置伸缩缝。另外，严格控制混凝土质量、提高混凝土浇灌密实度以及加强混凝土养护等，减少混凝土收缩，均会减少裂缝产生。
2.3 由地基不均匀沉降引起的裂缝
地基、基础、建筑物构成一个整体，共同工作，其内力及变形与很多因素有关。因此应采用相应的设计方案进行预防，设计中可依据以下原则：
(1)以“抗”为主。其原则是把结构物刚度设计得很大、很长而不设置沉降缝。如可在混合结构中提高整体性，砌体结构中增设圈梁等，加大结构刚度。另外可尽量采用空间刚度较大、具有较高的“抗”不均匀沉降能力的箱形基础，以及近年来发展较快的锚杆静压桩及其它桩基形式，这些措施对抵抗不均匀沉降都是非常有利的。
(2)以“放”为主。其原则是把建筑物刚度设计得较小，以适应地基的变形。可根据地基情况、建筑物荷载差、高低差等实际条件设置沉降缝，将建筑物分成若干单元来防止不均匀沉降产生的损害。
3 裂缝治理方法
根据裂缝性质、大小、结构受力情况和使用要求，区别情况，及时进行治理。一般常用的治理方法有以下几种：
(1)表面修补法。该法适用于裂缝较窄，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，—般可用环氧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，必须时涂底层结合料，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。如果构件的裂缝情况影响了构件的承载能力，就应更慎重研讨，分析比较，采用经济高效的方法，达到加固目的，可采用的方法有：
A、加大截面加固法。加大截面加固法，也称为外包混凝土加固法，顾名思义，是采同种材料——钢筋混凝土增大构件的截面和配筋。用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性等。根据构件受力特点和加固目的、构件几何尺寸等可设计为单侧、双侧或三侧加固，或四面包套的加固。这种加固法是一种传统的加固方法，优点是工艺简单，适用范围较广，可用于加固一般梁、板、柱、基础、屋架等，缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响，截面增大对结构外观及房屋净空也有一定影响，并能增加结构自重。
B、外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土柱的四角或两面包以型钢的一种加固方法。它的优点是构件的截面尺寸增加不多，但混凝土柱的承载力可有较大幅度提高。对于方形或矩形柱。大多在四角包角钢，并在横向用缀板连成整体，对于圆柱、烟囱等圆形构件多用扁钢加套箍的办法。但这种方法用钢量较大，加固维修费用较高。
C、预应力加固法。预应力加固法是指采用预应力筋对建筑物的梁、板、柱和桁架进行加固的方法。这种方法不仅具有施工简便的特点，而且可在基本不增加粱、板、柱截面高度和不影响结构使用空间的条件下，提高梁、板、柱的抗弯、抗剪、抗压承载力和改善其在使用阶段的性能。这主要是因为预应力所产生的负弯短抵消了一部分荷载弯矩，致使弯矩减小，裂缝宽度缩小甚至完全闭合。预应力加固是一种加固效果好而且费用低的加固方法，具有广阔的应用前景。但缺点是增加了施加预应力的工序和设备。
1.原柱；2.角钢；3.缀板；4.填充混凝土或砂浆；5.粘结剂
图1 外包钢加固混凝土柱
D、改变传力途径加固法。改变受力体系加固法是一种通过增设支点(柱或托粱)或采用托粱拔柱的办法以改变结构的受力体系(计算简图)的加固方法。增设支点可以减少结构构件的计算跨度，降低计算弯矩，大幅度地提高结构构件地承载力，减少挠度，缩小裂缝宽度。当对增设地支点施加预应力时，效果更佳。增设支点多用于大跨度结构，但采用这种方法会减少使用空间。
E、外部粘贴钢板加固法。外部粘贴钢板加固法，是指用胶粘剂把薄钢板粘贴在混凝土构件表面，使薄钢板与混凝土协同工作的一种加固方法。这种方法常用来加固承受静力作用的混凝土(或型钢)受弯、受拉构件。但是，它要求环境温度不高6O℃，相对湿度不大于70％，并要求无化学腐蚀。粘贴钢板对施工工艺要求较高，一般应由专业队伍施工。
F、粘贴纤维增强复合材料加固法。传统的加固方法一般是加大结构截面或增加结构构件或改变结构传力体系等，其作业时间较长，现场作业多，加大构件截面又影响使用，并且造价较高。外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材(包括布和板)，通过二者协同受力，达到加固目的。
目前在土木工程中较常用的纤维增强复合材料主要有3种：CFRP(碳纤维)、GFRP(玻璃纤维)、AFRP(芳纶纤维)。FRP由高性能的纤维和基材组成。基材为聚酯(与纤维一起使用)、环氧等，而纤维一般为5～20mm直径的连续纤维。
结构中常见的3种纤维的性能概况
抗拉强度
（MPa） 弹性模量
（GPa） 延伸
（%） 比重
（kg/m2）
玻璃纤维（CPRP） 1000～2500 75～100 2～5 2500～3000
碳纤维（CFRP） 2500～4000 180～250 1～1.8 1700～2000
芳纶纤维（APRP） 1500～3000 65～150 2～3 1400～1800
表1 FPR的基本性能
图2 FPR和钢筋的应力——应变曲线
FRP用于土木工程加固，其主要优点有如下：
(1)高强高效。FRP物理力学性能优异(见表1和图2)，弹性模量相对砌体结构高很多，当采用一定措施保证其与砌体良好地协同工作时，在加固修补砌体结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高砌体结构的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。
(2)施工便捷。施工工效高，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少。施工工序以及工具简单，噪音小。
(3)极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。砌体构件的孔隙率比混凝土构件大很多，这就影响了钢筋材料在砌体材料中的耐久性。FRP纤维和相应的树脂材料都具有很好的耐腐蚀性能，因而能够在这种材料上获得较好的耐久性。
(4)施工质量易保证。与粘钢加固相比，FRP布是柔性的，即使粘贴表面略有不平，也可以保证很高的有效粘贴率，而且粘贴后发现局部缺陷也易于修补。
(5)FRP材料质量轻且厚度薄。加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸，不增加下层结构负担和整体结构的地震作用。
4 结束语
本文通过对建筑物荷载裂缝与变形裂缝的形成原因，裂缝的控制方法以及裂缝的修补加固方法进行了系统的阐述，并重点介绍了在目前裂缝的加固法中，一种新型的加固方法——粘贴纤维增强复合材料加固法，该法已形成规范，值得广泛推广。工民建中，钢筋混凝土结构裂缝是影响工程质量的重要因素，也是工程人员和业主用户最为关心的问题。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：钢筋混凝土；裂缝；控制；治理方法
1 裂缝出现的原因
(1)材料自身特性因素。混凝土材料本身允许的变形范围远远小于工程中实际收缩的范围，因此，混凝土硬化过程中的收缩是裂缝产生的一个重要因素。
(2)外荷载因素。有时在计算荷载的时候，因为考虑不周全，出现漏算荷载，从而导致施工和使用时因超荷载而产生裂缝。
(3)结构的变形因素。钢筋混凝土的结构受外界温度的影响而发生收缩和膨胀、混凝土结构的不均匀沉降都会导致裂缝的产生。
2 裂缝的控制
2.1 荷载裂缝的控制
将裂缝控制等级分为三级：一级是使用上严格要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组合使用下，构件受拉区边缘混凝土不出现拉应力；二级是使用上一般要求不出现裂缝的构件，即在荷载效应的标准组台作用下，构件受拉区边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值，按荷载效用准永久组合作用下，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力；三级是使用上允许出现裂缝的构件，即普通钢筋混凝土构件，它受规定的最大裂缝宽度允许值的限制。
2.2 变形裂缝的控制
(1)增配构造筋提高抗裂性能。增配构造筋，能有效抵抗温度应力，提高抗裂性能。配筋应尽可能用小直径，小间距。采用直径8～14mm的钢筋和间距l5Omm较为合理，配筋率在0.3％～5％跖之间较为适宜。
(2)设置后浇缝。在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保留的临时温度收缩变形缝称为后浇缝，它是一种扩大伸缩间距和取消结构中永久伸缩缝的有效措施，施工中保留一段时间后再进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。
(3)控制应力集中裂缝。工业与民用建筑的各种建筑物可能都会遇到各种孔洞，以及一些结构在长度方向遇有断面突变情况，在孔洞和变断面的转角部位，由于温度收缩作用，会引起应力集中，产生裂缝。可采取有效的结构加强，目前有两种有效方法：一是转角或圆孔边作结构筋加强，转角处增配斜向鋼筋或网片；二是孔洞边界设护边角钢，控制裂缝的产生。
(4)为混凝土创造应力松弛的条件。相对大块式、厚臂的混凝土工程，控制裂缝的主要因素是克服水化热降温引起的拉应力，所以必须尽可能减少人模温度，薄层连续浇筑，加强养护，以减少内外温差，关键一环是缓慢降温，给混凝土刨造应力松弛的条件，与此同时还要混凝土保持良好的潮湿状态，可采用自动给水养护。这对提高强度和减少收缩是十分有利的。
(5)在一般工程中还可以采用设置伸缩缝。混凝土设计规范对伸缩缝设置要求有具体规定，当房屋长度超过其限值。若无专门措施就应设置伸缩缝。另外，严格控制混凝土质量、提高混凝土浇灌密实度以及加强混凝土养护等，减少混凝土收缩，均会减少裂缝产生。
2.3 由地基不均匀沉降引起的裂缝
地基、基础、建筑物构成一个整体，共同工作，其内力及变形与很多因素有关。因此应采用相应的设计方案进行预防，设计中可依据以下原则：
(1)以“抗”为主。其原则是把结构物刚度设计得很大、很长而不设置沉降缝。如可在混合结构中提高整体性，砌体结构中增设圈梁等，加大结构刚度。另外可尽量采用空间刚度较大、具有较高的“抗”不均匀沉降能力的箱形基础，以及近年来发展较快的锚杆静压桩及其它桩基形式，这些措施对抵抗不均匀沉降都是非常有利的。
(2)以“放”为主。其原则是把建筑物刚度设计得较小，以适应地基的变形。可根据地基情况、建筑物荷载差、高低差等实际条件设置沉降缝，将建筑物分成若干单元来防止不均匀沉降产生的损害。
3 裂缝治理方法
根据裂缝性质、大小、结构受力情况和使用要求，区别情况，及时进行治理。一般常用的治理方法有以下几种：
(1)表面修补法。该法适用于裂缝较窄，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，—般可用环氧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，必须时涂底层结合料，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。如果构件的裂缝情况影响了构件的承载能力，就应更慎重研讨，分析比较，采用经济高效的方法，达到加固目的，可采用的方法有：
A、加大截面加固法。加大截面加固法，也称为外包混凝土加固法，顾名思义，是采同种材料——钢筋混凝土增大构件的截面和配筋。用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性等。根据构件受力特点和加固目的、构件几何尺寸等可设计为单侧、双侧或三侧加固，或四面包套的加固。这种加固法是一种传统的加固方法，优点是工艺简单，适用范围较广，可用于加固一般梁、板、柱、基础、屋架等，缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响，截面增大对结构外观及房屋净空也有一定影响，并能增加结构自重。
B、外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土柱的四角或两面包以型钢的一种加固方法。它的优点是构件的截面尺寸增加不多，但混凝土柱的承载力可有较大幅度提高。对于方形或矩形柱。大多在四角包角钢，并在横向用缀板连成整体，对于圆柱、烟囱等圆形构件多用扁钢加套箍的办法。但这种方法用钢量较大，加固维修费用较高。
C、预应力加固法。预应力加固法是指采用预应力筋对建筑物的梁、板、柱和桁架进行加固的方法。这种方法不仅具有施工简便的特点，而且可在基本不增加粱、板、柱截面高度和不影响结构使用空间的条件下，提高梁、板、柱的抗弯、抗剪、抗压承载力和改善其在使用阶段的性能。这主要是因为预应力所产生的负弯短抵消了一部分荷载弯矩，致使弯矩减小，裂缝宽度缩小甚至完全闭合。预应力加固是一种加固效果好而且费用低的加固方法，具有广阔的应用前景。但缺点是增加了施加预应力的工序和设备。
1.原柱；2.角钢；3.缀板；4.填充混凝土或砂浆；5.粘结剂
图1 外包钢加固混凝土柱
D、改变传力途径加固法。改变受力体系加固法是一种通过增设支点(柱或托粱)或采用托粱拔柱的办法以改变结构的受力体系(计算简图)的加固方法。增设支点可以减少结构构件的计算跨度，降低计算弯矩，大幅度地提高结构构件地承载力，减少挠度，缩小裂缝宽度。当对增设地支点施加预应力时，效果更佳。增设支点多用于大跨度结构，但采用这种方法会减少使用空间。
E、外部粘贴钢板加固法。外部粘贴钢板加固法，是指用胶粘剂把薄钢板粘贴在混凝土构件表面，使薄钢板与混凝土协同工作的一种加固方法。这种方法常用来加固承受静力作用的混凝土(或型钢)受弯、受拉构件。但是，它要求环境温度不高6O℃，相对湿度不大于70％，并要求无化学腐蚀。粘贴钢板对施工工艺要求较高，一般应由专业队伍施工。
F、粘贴纤维增强复合材料加固法。传统的加固方法一般是加大结构截面或增加结构构件或改变结构传力体系等，其作业时间较长，现场作业多，加大构件截面又影响使用，并且造价较高。外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材(包括布和板)，通过二者协同受力，达到加固目的。
目前在土木工程中较常用的纤维增强复合材料主要有3种：CFRP(碳纤维)、GFRP(玻璃纤维)、AFRP(芳纶纤维)。FRP由高性能的纤维和基材组成。基材为聚酯(与纤维一起使用)、环氧等，而纤维一般为5～20mm直径的连续纤维。
结构中常见的3种纤维的性能概况
抗拉强度
（MPa） 弹性模量
（GPa） 延伸
（%） 比重
（kg/m2）
玻璃纤维（CPRP） 1000～2500 75～100 2～5 2500～3000
碳纤维（CFRP） 2500～4000 180～250 1～1.8 1700～2000
芳纶纤维（APRP） 1500～3000 65～150 2～3 1400～1800
表1 FPR的基本性能
图2 FPR和钢筋的应力——应变曲线
FRP用于土木工程加固，其主要优点有如下：
(1)高强高效。FRP物理力学性能优异(见表1和图2)，弹性模量相对砌体结构高很多，当采用一定措施保证其与砌体良好地协同工作时，在加固修补砌体结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高砌体结构的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。
(2)施工便捷。施工工效高，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少。施工工序以及工具简单，噪音小。
(3)极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。砌体构件的孔隙率比混凝土构件大很多，这就影响了钢筋材料在砌体材料中的耐久性。FRP纤维和相应的树脂材料都具有很好的耐腐蚀性能，因而能够在这种材料上获得较好的耐久性。
(4)施工质量易保证。与粘钢加固相比，FRP布是柔性的，即使粘贴表面略有不平，也可以保证很高的有效粘贴率，而且粘贴后发现局部缺陷也易于修补。
(5)FRP材料质量轻且厚度薄。加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸，不增加下层结构负担和整体结构的地震作用。
4 结束语
本文通过对建筑物荷载裂缝与变形裂缝的形成原因，裂缝的控制方法以及裂缝的修补加固方法进行了系统的阐述，并重点介绍了在目前裂缝的加固法中，一种新型的加固方法——粘贴纤维增强复合材料加固法，该法已形成规范，值得广泛推广。工民建中，钢筋混凝土结构裂缝是影响工程质量的重要因素，也是工程人员和业主用户最为关心的问题。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。