建筑用鋼筋出現(xiàn)裂紋原因與控制方法探討

展守剛

（山西臨汾西山能源有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

鋼筋作為建筑工程中常用的材料之一，其可以保證建筑的使用強(qiáng)度。而在實(shí)踐的施工中，往往發(fā)現(xiàn)鋼筋出現(xiàn)不同程度的裂紋現(xiàn)象，這些裂紋的產(chǎn)生不僅嚴(yán)重的影響了建筑物的外觀，更重要的是影響了建筑物的壽命，給建筑的使用帶來(lái)隱患，破壞了整體建筑的穩(wěn)定性。因此如何解決這種裂紋，擺在設(shè)計(jì)者和施工單位工作者的面前，需要科學(xué)有效的分析裂紋產(chǎn)生原因，并采用相應(yīng)的控制措施。

1 鋼筋性能分析

鋼筋主要有兩種規(guī)格，即為普通鋼筋和高強(qiáng)鋼筋。其中普通鋼筋又稱為軟鋼，主要的特點(diǎn)是此鋼在屈服階段存在較大的變形，此種變形屬于塑性變形。而高強(qiáng)鋼筋又稱為硬鋼，由于其材質(zhì)主要包含一些碳素鋼絲、鋼絞線或熱處理鋼筋，這些材質(zhì)都屬于高強(qiáng)度材質(zhì)，主要的特點(diǎn)是不會(huì)再屈服階段發(fā)生大的變形，不會(huì)存在任何的塑形變形。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)強(qiáng)度、塑性變形、粘結(jié)力、焊接性這四個(gè)因素來(lái)衡量鋼筋性能的優(yōu)劣。

1.1 強(qiáng)度

在強(qiáng)度的影響因素中，主要涉及到屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度這兩個(gè)指標(biāo)。使用屈服強(qiáng)度高的鋼筋，可以減少鋼材的使用量，降低建筑成本。而極限強(qiáng)度也是需要考慮的指標(biāo)，往往極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值越大，說(shuō)明鋼筋的安全性越高。

1.2 塑性變形

塑形變形的影響因素中，主要是考查材料的力學(xué)性能，優(yōu)質(zhì)的鋼筋是不會(huì)發(fā)生任何塑性變形或者發(fā)生微量的變形。

1.3 粘結(jié)力

在工程中，鋼筋往往與混凝土一起使用，只有鋼筋有著良好的粘結(jié)力，才能保證鋼筋與混凝土的相互粘結(jié)。良好的粘結(jié)力是保證鋼筋混凝土和使用性能強(qiáng)度的重要因素。

1.4 焊接性

焊接性主要衡量鋼筋接頭焊接之后，焊接接頭不可以發(fā)生裂紋或者較大的變形。往往鋼筋化學(xué)成分的配比決定了鋼筋的焊接性能。

2 鋼筋裂紋原因分析

鋼筋裂紋主要體現(xiàn)在鋼筋組織中由于某種原因發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。主要產(chǎn)生的原因有：

2.1 鋼筋受力

在鋼筋結(jié)構(gòu)由于受力情況發(fā)生變化，發(fā)生結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的現(xiàn)象。隨著受力的增大，鋼筋開(kāi)裂程度會(huì)逐漸嚴(yán)重。最終導(dǎo)致鋼筋整體的破壞。由于鋼筋的破壞使得裂紋的快速擴(kuò)展，必然使得鋼筋混凝土受壓區(qū)域極速的壓縮，造成局部的壓力數(shù)值的增加。

2.2 剛度的變化

鋼筋結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后，鋼筋的微觀組織結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，鋼筋的薄弱處的發(fā)生一定的位移，導(dǎo)致鋼筋整體的撓度的增加，降低了鋼筋的整體剛度，加速了裂紋的擴(kuò)展。

2.3 抗剪能力降低

當(dāng)鋼筋結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后，往往伴隨著混凝土的開(kāi)裂，導(dǎo)致鋼筋混凝土整體性能的下降，結(jié)構(gòu)中的受力截面減少，從而不可避免的發(fā)生抗剪能力的下降[1]。

2.4 疲勞性能

裂紋的擴(kuò)展不僅降低了結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度，還影響著結(jié)構(gòu)自身的疲勞性能。過(guò)多的裂紋使得局部鋼筋長(zhǎng)期處于高應(yīng)力區(qū)，加速了材料的疲勞，降低了材料的利用率。另外，裂紋的擴(kuò)展會(huì)造成鋼筋與混凝土的粘結(jié)力的退化，會(huì)發(fā)生粘結(jié)性能的下降。

綜上所述，裂紋的現(xiàn)象影響著結(jié)構(gòu)的使用性能，這種裂紋即使在建筑的正常使用過(guò)程中，也是不可以避免發(fā)生的，我們只能合理的控制裂紋的快速發(fā)展，提高建筑的壽命，保證建筑健康的使用。

3 鋼筋裂紋控制策略

3.1 設(shè)計(jì)源頭控制方法

在對(duì)建筑的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員必須按照相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋼筋強(qiáng)度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。保證鋼筋的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)需要采用適合的控制措施。在設(shè)計(jì)初始，需要對(duì)例舉出現(xiàn)裂紋的文字說(shuō)明，文字內(nèi)容中需要有對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)加固的描述，這些描述中需要有關(guān)于相關(guān)的處理措施。在設(shè)計(jì)初始階段，必須增強(qiáng)澆板的剛度設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)中對(duì)不同施工位置采用最為嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如在室內(nèi)屋面板保證設(shè)計(jì)厚度為10cm 的要求，而一些室內(nèi)外懸區(qū)域如陽(yáng)臺(tái)，其厚度也需要大于10cm[2]。

具體的來(lái)說(shuō)。如果建筑物中布置的預(yù)埋線管較多，又或者存在一些交叉現(xiàn)象時(shí)，需要保證鋼筋對(duì)應(yīng)的區(qū)域的板的厚度大于12cm。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)的屋面進(jìn)行抗裂性能的模擬計(jì)算，同時(shí)還需要模擬居住的舒適程度，只有這樣才能更加科學(xué)有效的合理配置鋼筋。

現(xiàn)在主流的配置鋼筋一般會(huì)采用高強(qiáng)度的鋼筋，這樣采用高強(qiáng)度的鋼筋可以滿足建筑物的使用要求，保證其穩(wěn)定性。如在屋頂或者房屋兩側(cè)，需要選擇雙向鋼筋，保證相鄰的兩根鋼筋之間的距離控制在15cm 之內(nèi)，鋼筋的直徑大于8mm；在室外轉(zhuǎn)角處的地方應(yīng)配置一些環(huán)形的鋼筋，保證按照標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行。若在建筑物內(nèi)部埋設(shè)一些線管，需要在預(yù)埋設(shè)區(qū)域的空隙中，布置雙層的鋼筋，且這雙層的鋼筋理論上不能出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象；若由于空間不允許的情況下，必須出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象，需要在雙層鋼筋的周圍不能出現(xiàn)多于兩個(gè)以上的線管。

3.2 混凝土質(zhì)量控制策略

建筑用鋼筋裂紋，往往有時(shí)候與混凝土的質(zhì)量?jī)?yōu)劣有關(guān)系。

（1） 水泥成分的影響：對(duì)于混凝土重要的質(zhì)量品質(zhì)的成分-水泥，其水泥的優(yōu)劣影響著混凝土的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的水泥中含有的合適的配比，保證了水泥有著良好的收縮程度[3]。

（2） 骨料的影響：骨料含量多，導(dǎo)致混凝土收縮率較小；相反的骨料含量小，導(dǎo)致混凝土收縮率較大；因此需要選擇合適的骨料含量，保證有著合理的混凝土收縮率。骨料的配比不合理會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋。

（3） 混凝土比例影響：混凝土中參數(shù)配比必須參照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，不能隨意無(wú)規(guī)則的進(jìn)行任意的成分調(diào)整。我們?cè)谑┕さ倪^(guò)程中，發(fā)現(xiàn)施工單位往往在混凝土攪拌的過(guò)程中，大量注入水，導(dǎo)致混凝土收縮率的降低。只有采用合適的配比，才能將混凝土收縮力增大，保證混凝土的整體質(zhì)量。

（4） 添加劑影響：使用添加劑可以很好的提高混凝土的收縮率，改善常規(guī)混凝土配比帶來(lái)的不利影響。一般的，我們使用減水劑，控制混凝土的流動(dòng)性，提升混凝土的強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約建筑水泥使用量的目的。

3.3 建筑施工階段控制策略

在實(shí)際的施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制澆筑振動(dòng)帶來(lái)的影響。

（1） 對(duì)于支撐系統(tǒng)需要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，不能單單的考慮強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，還需要滿足一定標(biāo)準(zhǔn)的剛度的要求，從而保證整個(gè)系統(tǒng)有著良好的穩(wěn)定性。在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，需要嚴(yán)格掌握其牢固性能，使其不會(huì)出現(xiàn)裂紋。在澆筑支撐系統(tǒng)前，需要保證澆筑部件的濕潤(rùn)程度，如果出現(xiàn)澆筑部件過(guò)于干燥，在澆筑的過(guò)程中就會(huì)吸收大量的澆筑水分，導(dǎo)致澆筑出現(xiàn)一定的塑形收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致澆筑部件的裂紋，從而引起鋼筋的斷裂。

（2） 鋼筋工程中需加強(qiáng)現(xiàn)澆樓板負(fù)彎矩鋼筋和雙層上排鋼筋位置的控制。只有保證了它們的足夠強(qiáng)度，才能減少裂紋產(chǎn)生的概率。同時(shí)，密切關(guān)注易于發(fā)生裂紋的位置，在合適的空間設(shè)置活動(dòng)跳板，以便于增加鋼筋的有效截面積。同時(shí)對(duì)在施工過(guò)程中，較為集中荷載部位內(nèi)部設(shè)置一定數(shù)量的補(bǔ)強(qiáng)筋板，保證這些關(guān)鍵部位可以承受較大的沖擊。

（3） 混凝土的澆筑振動(dòng)對(duì)鋼筋沖擊較大，易于使其產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。為消除這種現(xiàn)象的影響，可有采用多次攪拌混凝土分方法，在多次攪拌的過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制攪拌的時(shí)間和壓力值，不能出現(xiàn)由于多次攪拌而發(fā)生的混凝土干裂的現(xiàn)象。按照標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，混凝土終凝前需要進(jìn)行壓實(shí)操作，減少混凝土的階段性的裂紋；之后需要進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的濕潤(rùn)度。在澆筑的過(guò)程中，合理的安排堆積物的位置，減少其對(duì)鋼筋的垂向方向的受力的影響。

3.4 裂紋處理方案分析

依據(jù)裂紋寬度，深度和擴(kuò)展的狀態(tài)，可以采取不同的處理方法。

（1） 對(duì)于裂紋寬度小于1mm 的，可以先將裂紋周邊的污塵等雜物清理，保證處理區(qū)域周邊的清潔，然后在涂抹水泥漿，待水泥漿全部滲透到縫隙即可。而對(duì)于多條裂紋，需要將裂紋處進(jìn)行破墻開(kāi)鑿，之后清理裂紋周邊的污塵等雜物，在進(jìn)行表面的噴水清潔，保證開(kāi)砸區(qū)域沒(méi)有任何的污染物，然后按照標(biāo)準(zhǔn)的要求涂抹一定的水泥漿，待水泥漿全部滲透到縫隙即可。

（2） 對(duì)于裂紋深度在10mm 以上，需要注射強(qiáng)力粘結(jié)膠水，如一些強(qiáng)力環(huán)氧需要注射環(huán)氧劑。具體的操作為：首先用吹風(fēng)機(jī)將裂紋周圍潮濕的水氣吹干，保證在涂膠之前，涂抹位置的干燥，只有保證涂抹區(qū)域的干燥才能使用強(qiáng)力粘結(jié)膠水。使用的過(guò)程中，需要將使用注射器，用它可以很好的將黏合劑注入到裂紋處，在注入的過(guò)程中要將粘結(jié)膠水全部注滿。待注滿之后需要用快速的吹干膠水，保證膠水完整的密封性。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于建筑用鋼筋出現(xiàn)的裂紋現(xiàn)象是施工中不可以避免的，只有對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行科學(xué)的分析，才能找到合適的控制方法，為保證施工質(zhì)量作出貢獻(xiàn)。