鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制分析

【摘要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸成現(xiàn)在工程建設(shè)中的主要結(jié)構(gòu)方式，與其他結(jié)構(gòu)相比具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性與安全性。但是，無(wú)論是施工過(guò)程中還是在后期使用過(guò)程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都會(huì)出現(xiàn)不同形式與程度的裂縫，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)需要解決的問(wèn)題。本文分析了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫出現(xiàn)的原因以及種類，并試分析了相應(yīng)解決措施。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)雖然具有穩(wěn)定性強(qiáng)，美觀程度高等優(yōu)點(diǎn)，但是在施工以及使用過(guò)程中，也會(huì)受自身以及外界因素影響而出現(xiàn)裂縫。裂縫的存在會(huì)降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度以及耐久性，進(jìn)而會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為保證工程的施工質(zhì)量以及后期使用安全性與美觀性，必須要加強(qiáng)對(duì)裂縫形成的原因進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行有效控制。

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成原因分析

鋼筋混凝土主要就是由鋼筋與混凝土兩種材料組成，對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)起到支撐的作用，在混凝土澆筑過(guò)程中混凝土表現(xiàn)其塑性，自身就會(huì)存在一定數(shù)量的細(xì)小裂縫，隨著溫度以及承受荷載等各種因素的影響，結(jié)構(gòu)自身會(huì)出現(xiàn)變形與收縮現(xiàn)象，約束以及粘結(jié)應(yīng)力共同作用導(dǎo)致混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力的產(chǎn)生[1]。在產(chǎn)生的拉應(yīng)力大小超過(guò)混凝土自身所能承受的極限抗拉強(qiáng)度后，就會(huì)使得原有的微裂縫逐漸擴(kuò)大成為裂縫。另外，鋼筋混凝土混合料中，最主要的材料的水泥。隨著水泥用量的不斷增加，導(dǎo)致混合料中水灰比以及砂率等都會(huì)增加，或者是添加水量的增加導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水熱化現(xiàn)象，而出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，混凝土強(qiáng)度也不斷提高。建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)越來(lái)越高，這就使得很多施工企業(yè)在工程建設(shè)過(guò)程中不能正確選擇合適的混凝土材料，最終選擇強(qiáng)度過(guò)高的材料施工。導(dǎo)致水泥標(biāo)號(hào)加大或者用量增加，用水量也會(huì)隨之增加，最終使得水熱化以及收縮率增加，加大了結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的概率。

二、鋼筋混凝土裂縫種類

1.溫度裂縫

溫度裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的一種裂縫形式，形成的主要原因是內(nèi)外界溫差過(guò)大，混凝土隨著溫度的變化，而發(fā)生熱漲冷縮，進(jìn)行形成裂縫。溫度裂縫主要存在于建筑結(jié)構(gòu)的屋面層。

2.結(jié)構(gòu)裂縫

對(duì)于現(xiàn)澆的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般情況下不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件支架的剛度不同，因此整個(gè)建筑中就會(huì)形成部分剛度薄弱區(qū)。這些存在的剛度薄弱區(qū)以及結(jié)構(gòu)截面突變處，是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)最易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的部位，例如鋼筋混凝土樓板板端處以及建筑物墻角處等[2]。

3.構(gòu)造裂縫

混凝土建筑出現(xiàn)構(gòu)造裂縫的主要原因就是施工材料水灰比相對(duì)較大，或者是混凝土澆筑施工過(guò)程中振搗不密實(shí)，以及模板滑動(dòng)等。另外，建筑結(jié)構(gòu)支架下沉、脫模過(guò)早或者是后期混凝土養(yǎng)護(hù)工作不合理等，都會(huì)造成混凝土建筑出現(xiàn)構(gòu)造裂縫。

4.收縮裂縫

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)發(fā)生硬化、脫水以及碳化等反應(yīng)，并且整個(gè)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，即使?jié)M足28d齡期后也會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，此為水泥基混凝土具有的特性。另外，在混凝土硬化過(guò)程中會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而失去部分水分。因此，在結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護(hù)整個(gè)過(guò)程中均會(huì)出現(xiàn)混凝土收縮現(xiàn)象，使得建筑出現(xiàn)收縮裂縫。

三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制措施分析

1.合理簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系

結(jié)合工程實(shí)際需求，對(duì)相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理簡(jiǎn)化處理，融入概念設(shè)計(jì)理念，對(duì)結(jié)構(gòu)體系中比較容易出現(xiàn)變形的部位，要做好配筋計(jì)算。而對(duì)于容易出現(xiàn)裂縫的部位，需要結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行改善。另外，在對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理簡(jiǎn)化處理時(shí)，還需要保證結(jié)構(gòu)形狀以及布置具有規(guī)則性，如果這兩方面不合理，或者是各方向上結(jié)構(gòu)剛度不同，結(jié)構(gòu)最終產(chǎn)生的形變也就不同，比較容易在剛度薄弱的地方形成裂縫[3]。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量保證結(jié)構(gòu)形狀以及布置具有規(guī)則性。

2.合理確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸

混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大以及材料變形等都會(huì)造成混凝土開裂，如果結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)閮?nèi)外溫差以及材料變形產(chǎn)生更大應(yīng)力，這樣建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向裂縫的可能性就會(huì)急劇增大。為降低建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率，需要在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，合理把握結(jié)構(gòu)尺寸，防止或者減少結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

3.大體積混凝土防治措施

首先，為了降低溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，需要控制好結(jié)構(gòu)溫度變化，或者是盡量將裂縫控制在一定界限內(nèi)，然后采取措施對(duì)其進(jìn)行綜合治理。其次，在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行控制時(shí)，需要設(shè)計(jì)與施工單位相互配合，依據(jù)具有的有限財(cái)力物力，不斷降低結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，減少溫度首奪以及應(yīng)力變化，同時(shí)盡量提高混凝土抗拉強(qiáng)度、極限拉伸等，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防大體積混凝土工程裂縫的出現(xiàn)。

4.高強(qiáng)混凝土裂縫防治

第一，降低高強(qiáng)混凝土冷縮值。選擇低、中熱水泥，質(zhì)量?jī)?yōu)良的骨料，低砂率和抄襲礦粉等，以此來(lái)降低水泥水化熱升溫。另外，在混凝土澆筑施工中，需要降低澆筑溫度，減低混凝土攪拌溫度，例如選擇溫度比較低的時(shí)間段來(lái)進(jìn)行混凝土的攪拌。加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)便面的養(yǎng)護(hù)，對(duì)其采取有效的隔熱措施，例如以草簾或者是麻袋等對(duì)混凝土表面進(jìn)行覆蓋，或者是延長(zhǎng)拆模時(shí)間等。第二，降低高層混凝土自縮值。高強(qiáng)混凝土在施工時(shí)會(huì)加入抄襲礦粉，與普通混凝土相比自縮值更大，所以應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)降低其自縮值。例如選擇用5%硅粉摻加、降低混合料水灰比、摻加膨脹劑以及選擇使用中熱微膨脹水泥來(lái)改善冉生體積變形等。

結(jié)束語(yǔ)：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在最為常見(jiàn)的工程結(jié)構(gòu)形式，在施工過(guò)程中裂縫的存在不可避免，因其成因復(fù)雜并且影響因素頗多，如果不對(duì)其進(jìn)行管理，將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響。因此，設(shè)計(jì)單位與施工單位，必須要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)原因的分析，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)施工管理工作的綜合考慮，確定出行之有效的預(yù)防措施，減少裂縫的產(chǎn)生，不斷提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李麗娟.淺析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制原理[J].硅谷.2011（13）：56-57.

[2] 王郁紅.現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫的產(chǎn)生原因及控制措施[J].安徽建筑.2012（04）：15-16.

[3] 秦學(xué)志，周結(jié)東.大體積混凝土施工控制措施初探[J].安徽建筑.2010（02）：56-57.