基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制策略分析與探討

【摘 要】鋼筋混凝土在建筑行業(yè)還將處于主導(dǎo)地位，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是影響混凝土結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要因素。如何控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是一門邊緣科學(xué)，也是一個(gè)系統(tǒng)工程，本文主要從設(shè)計(jì)、施工、材料等方面深入分析研究了成因并提出相應(yīng)的策略，可供參考。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；產(chǎn)生原因；預(yù)防措施

前言

鋼筋混凝土一旦出現(xiàn)裂縫就不容易根治；因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)針對(duì)成因，貫徹預(yù)防為主的原則，加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工及使用等方面的管理，確保結(jié)構(gòu)安全和避免不必要的損失。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)和施工錯(cuò)誤、擅自改變使用功能或使用不合理等， 要有效控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫， 應(yīng)針對(duì)成因， 進(jìn)行防治。

一、鋼筋混凝土常見裂縫問題分析

1、材料質(zhì)量。材料質(zhì)量問題引起的裂縫較常見的原因是水泥、砂、石等質(zhì)量不好， 若工程上用了不合格的材料就會(huì)產(chǎn)生 豆腐渣工程 。所以說只有把好材料的質(zhì)量關(guān)， 工程質(zhì)量才會(huì)在根本上得到保證。

2、施工工藝。施工工藝涉及的面很廣， 一般常涉用到的有：（ 1）水分蒸發(fā)， 混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。（ 2）混凝土是一種人造混合材料， 其質(zhì)量好壞的主要看它的均勻性和密實(shí)程度。（ 3）模板構(gòu)造不當(dāng)， 漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐的地基下沉、過早拆模等都可能造成混凝土開裂。（ 4）混凝土養(yǎng)護(hù)， 特別是早期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與裂縫的關(guān)系密切， 混凝土尚處于未完全硬化狀態(tài)時(shí)， 如干燥過快， 則產(chǎn)生收縮裂縫， 通常發(fā)生在表面上， 裂縫不規(guī)則， 寬度小， 另外水泥在水化及硬化過程中， 散發(fā)大量熱量， 使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生溫差， 超過一定值時(shí)， 因混凝土的收縮不一致而產(chǎn)生裂縫。（ 5）避免在極端天氣條件下施工， 可以減少混凝土結(jié)構(gòu)的開裂情況。

3、地基變形。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中， 造成開裂主要原因是不均勻沉降。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況， 由于地基變形造成的應(yīng)力相對(duì)較大， 使得裂縫一般是貫穿性的。

4、溫度變形。混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)， 其線膨脹系數(shù)一般為 1 10- 5/ （ 20 ）。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度變形， 由此產(chǎn)生附加應(yīng)力， 當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)， 就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在工程中， 這類裂縫較多見， 譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫， 大體積混凝土的裂縫等。

5、濕度變形。混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)， 體積會(huì)逐漸減小， 一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍， 常見于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等， 通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成?；炷恋氖湛s值一般為 0. 2 ～ 0.4 ， 其發(fā)展規(guī)律是早期快、后期緩慢。因此對(duì)于超長(zhǎng)的建筑物或構(gòu)筑物， 通常是摻加微膨脹劑等， 這樣可基本解決混凝土的早期干縮問題。

6、結(jié)構(gòu)受荷。結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多， 施工中和使用中都可能出現(xiàn)裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板受彎構(gòu)件， 在使用荷載作用下往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了 30% ～ 40% 的設(shè)計(jì)荷載時(shí)， 就可能出現(xiàn)裂縫， 肉眼一般不易察覺， 而構(gòu)件的極限破壞荷載往往是在設(shè)計(jì)荷載的 1. 5倍以上， 所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的。在使用過程中， 改變?cè)瓉硎褂霉δ埽?如將辦公室改為倉(cāng)庫(kù)、屋面加層、使用不當(dāng)、增大荷載等均可能會(huì)引起出現(xiàn)裂縫。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中， 分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為 0. 2～ 0. 3mm。對(duì)那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫， 以及不允許出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害， 需加以認(rèn)真分析， 慎重處理。

7、設(shè)計(jì)不合理。如截面不夠、梁的跨度過大、高度偏小， 或者由于計(jì)算錯(cuò)誤， 受力鋼筋截面偏小或板太薄、配筋位置不當(dāng)、節(jié)點(diǎn)不合理、結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面突變或因開洞、留槽引起應(yīng)力集中， 構(gòu)造處理不當(dāng)， 現(xiàn)澆主梁與次梁相交處如果沒有設(shè)附加箍筋， 或附加吊筋以及各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐菀讓?dǎo)致混凝土開裂。

二、鋼筋混凝土裂縫控制策略分析

1、材料選用。（1）水泥： 應(yīng)選用水化熱較低的水泥， 嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。（2）粗骨料： 宜用表面粗糙、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料、級(jí)配良好、空隙率小、無堿性反應(yīng)； 有害物質(zhì)及粘土含量不超過規(guī)定。（3）細(xì)骨料： 宜用顆粒較粗、空隙較小、含泥量較低的中砂。（4）外摻加料： 宜采用減水劑等外加劑， 以改善混凝土工作性能， 降低用水量， 減少收縮。

2、配料。（1）配合比設(shè)計(jì)： 應(yīng)采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。（2）禁止任意增加水泥用量。（3）配制混凝土?xí)r計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確， 要嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量， 攪拌均勻， 離析的混凝土必須重新拌勻后， 方可澆筑。

3、配筋。（1）鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量的改變、代換， 必須考慮對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響。（2）鋼筋的位置要正確， 保護(hù)層過大或過小都可能導(dǎo)致混凝土開裂， 鋼筋間距過大， 易引起鋼筋之間的混凝土開裂。

4、模板工程。（1）模板構(gòu)造要合理， 以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。（2）模板和支架要有足夠的剛度， 防止施工荷載（特別是動(dòng)荷載）作用下， 模板變形過大造成開裂。（3）合理掌握拆模時(shí)機(jī)， 拆模時(shí)間過早， 應(yīng)保證早齡期混凝土不損壞或不開裂， 但也不能太晚， 盡可能不要錯(cuò)過混凝土水化熱峰值， 即不要錯(cuò)過最佳養(yǎng)護(hù)介入時(shí)機(jī)。

5、混凝土澆筑。（1）混凝土澆筑時(shí)應(yīng)防止離析現(xiàn)象， 振搗應(yīng)均勻、適度。（2）加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)， 并適度延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間， 在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的條件下， 更應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)， 在澆水養(yǎng)護(hù)有因難時(shí)， 或者不能保證其充分濕潤(rùn)時(shí)， 可采用覆蓋保濕材料等方法。

6、設(shè)計(jì)構(gòu)造。（1）建筑平面選型時(shí)在滿足使用功能要求的前提下， 力求簡(jiǎn)單， 平面復(fù)雜的建筑物， 容易產(chǎn)生扭曲等附加應(yīng)力而造成墻體及樓板開裂。（2）合理布置縱橫墻， 縱墻開洞應(yīng)盡可能小。（3）控制建筑物有長(zhǎng)高比， 長(zhǎng)高比越小， 整體剛度越大， 調(diào)整不均勻沉降的能力越強(qiáng)。（4）合理地調(diào)整各部分承重結(jié)構(gòu)的受力情況，使荷載分布均勻， 盡量防止受力過于集中。（5）減少地基的不均勻沉降， 除了前述的措施外， 在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中可以采取調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度， 采用不同的地基計(jì)算強(qiáng)度和采用不同的墊層厚度等方法， 來調(diào)整地基的不均勻變形。（6）適當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和強(qiáng)度。（7）層層設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱， 可以增加建筑物的整體性， 提高磚石砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度， 防止或減少裂縫， 即使出現(xiàn)了裂縫， 也能阻止其進(jìn)一步發(fā)展。（8）正確地設(shè)置沉降縫。沉降縫位置和縫寬的選定應(yīng)合適， 構(gòu)造要合理， 可以和其結(jié)構(gòu)縫合并設(shè)置。（9）限制伸縮縫間距。對(duì)體形復(fù)雜、地基不均勻沉降值大的建筑物更應(yīng)嚴(yán)格控制， 同樣， 也可以和其它結(jié)構(gòu)縫合并使用。（10）部分窗臺(tái)砌體應(yīng)加強(qiáng)。對(duì)寬大的窗臺(tái)下部宜設(shè)置鋼筋混凝土梁， 以適應(yīng)窗臺(tái)的變形， 防止窗臺(tái)處產(chǎn)生豎直裂縫。

7、施工技術(shù)。（1）加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作， 基坑開挖后應(yīng)及時(shí)通知勘察及設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。（2）開挖基槽時(shí)， 要注意不擾動(dòng)其原狀結(jié)構(gòu)。（3）合理安排施工順序。

三、結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是很普遍的現(xiàn)象，其中最常見的要數(shù)鋼筋混凝土構(gòu)件以及墻體裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的，在使用荷載不大的情況下，沒有裂縫或這類結(jié)構(gòu)性裂縫非常細(xì)微，不易為肉眼所察覺。鋼筋混凝土梁出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜，主要有材料或氣候因素、施工不當(dāng)，設(shè)計(jì)或施工錯(cuò)誤、改變使用功能或使用不合理等。本文就此展開論述，提出了自己的觀點(diǎn)和建議。

參考文獻(xiàn)

[1]葛軍，張新培.鋼筋混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)研究綜述[J].四川建筑科學(xué)研究， 2005

[2]王春武，孟少平.現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫問題[J].四川建筑科學(xué)研究， 2005