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PC构件常见裂缝原因

时间：2019-04-26 16:28:41 来源：混凝土世界杂志

本文讨论的PC构件是用于装配式混凝土结构建筑上的预制钢筋混凝土构件，包括梁、柱、墙板、叠合楼板、楼梯等。

PC构件在制作、存放、运输和吊装环节中会出现各种裂缝，可能会影响构件承载力、耐久性、抗渗性、抗冻性、钢筋防锈和建筑美观。

裂缝是混凝土普遍存在的问题，出现裂缝的构件是否可用需要进行检测、分析或试验。有的裂缝无害，不必修补；有的裂缝有害，但修补后可以使用；还有的裂缝不能或不得修补，构件必须报废。

PC构件常见裂缝有龟裂、方向无规则裂缝、垂直裂缝、平行裂缝、斜裂缝、转角处裂缝、预留孔边缘裂缝等。垂直、平行和斜向是指裂缝与受力钢筋方向的关系。

裂缝原因有内因和外因。内因是指材质原因和构造原因；外因是指变形应力与荷载原因。

材质原因是指混凝土强度不足。

构造原因是指钢筋、保护层垫块、预埋件（吊点、预埋螺母、安装节点等）、预埋物（管线、线盒、防雷引下线等）的因素。

变形应力指温度和湿度变形受阻所产生的应力。

荷载原因是指构件在脱模、翻转、吊运、存放时的荷载产生的应力。

严格讲，所有裂缝都是外因—变形应力或荷载作用—引起的。但如果变形约束和荷载作用值是在设计范围内的，就不能归于外因。

裂缝产生有3种情况。内因：材质或构造没达到设计要求，变形或荷载在正常设计范围内，裂缝应归于内因。外因：材质和构造符合设计要求，变形与荷载超出正常设计范围，裂缝应归于外因。内因+外因：材质或构造有问题，变形或荷载也超过设计值，裂缝归于内因和外因共同作用。

PC构件常见裂缝及原因分析如下。

1. 龟裂和方向无规则裂缝

图 1 龟裂与无规则裂缝

龟裂和方向无规则裂缝（如图1所示）的主要原因是材质和变形受到约束，包括：

（1）水泥受潮或过期；

（2）骨料含泥（粉）量大；

（3）水灰比过大；

（4）混凝土塌落度过大或过小；

（5）混凝土浆料初凝后使用或被扰动；

（6）混凝土振捣不密实；

（7）构件自然养护温度或湿度过低；

（8）构件蒸汽养护未静停，或升、降温过快；

（9）构件出窑温度与存放场地温度温差过大；

（10）蒸汽养护后干燥过快。

对出现龟裂和方向无规则裂缝的构件应检测其强度，如果达不到设计要求，应报废；如果只是局部问题，可修补使用。

2. 平行于受力钢筋的裂缝

平行于受力钢筋的裂缝有3种情况。

A情况：

出现在构件浇筑面。原因：

（1）混凝土流动性过大，在塑性阶段形成裂缝，即“沉塑”；

（2）叠合板存放用点式垫块，垫块高度不一，或多层存放垫块错位，导致构件在与受力钢筋垂直的方向出现悬臂，产生负弯矩，顶面受拉。如图2所示裂缝就是这种原因。

图 2 平行于纵向受力钢筋的裂缝

此种裂缝修补后，构件可用。

B情况：

出现在楼板底面和墙板模具面的纵横裂缝，潮湿时可能看到钢筋痕迹。

原因：保护层过薄，对钢筋没有形成握裹，受力后开裂。

此种裂缝修补封闭后，构件可用。

C情况：

墙板预埋管线、箱盒部位出现的裂缝。

原因：管线、箱盒距离受力钢筋太近，或管线过集中，受力钢筋没有被混凝土握裹。

此种裂缝墙板须重新调整管线位置，然后可修补使用。

3. 垂直于受力钢筋的裂缝

图 3 垂直于纵向受力钢筋的裂缝

垂直于受力钢筋的裂缝（如图3所示）较为普遍，对结构安全影响较大，原因包括：

（1）脱模时混凝土未达到脱模作业要求的强度；

（2）混凝土强度不够，或保护层过大，在正常脱模、吊运荷载下出现裂缝；

（3）垫方高度不一，或多层存放垫方错位，导致构件形成悬臂，梁、柱顶面受拉，出现裂缝；

（4）吊索水平夹角过小（要求是60度），使构件受力状态改变；

（5）软带捆绑起吊的小型构件，软带位置错误。

出现垂直裂缝的构件能否使用与裂缝深度和宽度有关，须认真检测分析。

4. 45度斜裂缝

45度斜裂缝有两种情况。

A情况：

出现在板式构件边角附近。

原因：构件边角被撞击或不当受力，图4属于这种情况。

图 4 45度斜裂缝

B情况：

梁安装后在侧边靠近支座部位出现斜裂缝。原因：

（1）抗剪钢筋位移，间距过大；

（2）抗剪钢筋保护层过大。

斜裂缝应检测裂缝深度，多数情况修补后可正常使用。

5. 构件转角处的裂缝

L型构件、楼梯和门窗洞口的转角部位属于应力集中部位，易出现裂缝。原因包括：

（1）蒸汽养护降温速度过快，表面急剧收缩受到约束，如图5所示裂缝属于这种情况；

图 5 楼梯转角处的裂缝

（2）构件存放场所与构件出窑温度温差过大；

（3）脱模时，混凝土强度低或脱模作业用力大；

（4）转角处加强筋或遗漏，或位移、或保护层过大；

（5）大的转角构件，未设置临时拉杆。

转角处裂缝应检测裂缝深度，多数情况修补后可正常使用。

6. 预留孔和预埋螺母边缘裂缝

图 6 预留孔洞边缘的裂缝

预留孔、预埋螺母边缘是应力集中部位，易出现裂缝（如图6所示），原因是：

（1）蒸汽养护时温度急剧变化；

（2）预留孔、预埋螺母周围没有钢筋。

预留孔、预埋螺母部位可敷设钢丝网或玻纤网避免裂缝出现。已经出现裂缝的构件，修补后可正常使用。

（本文照片由沈阳兆寰现代建筑产业园总经理许德民先生提供）

原文参见《混凝土世界》2019年03期 P94-P96

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