钢筋混凝土结构裂缝控制研究

李帅杰?时晓坤

摘 要：钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一。 本文概述了变形作用引起裂缝的原因，针对钢筋混凝土结构中出现的裂缝问题，从设计，荷载，原材料，施工等方面对产生裂缝的各种因素进行分析，并提出预控措施。

关键词：结构；结构裂缝；裂缝控制

一、钢筋混凝土结构的裂缝概述

在建筑行业尽管裂缝问题引起了业界重视，但仍未得到很好解决，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和治理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。

二、裂缝的种类和成因

结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化，混凝土的不均匀性，结构不合理，原材料不符合要求，水灰比过大，基础不均匀沉降和模板变形，养护不及时等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类：

2.1荷载引起的裂缝

钢筋混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：

设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；设计图纸交代不清等；

施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制构件受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：

次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。

2.2温度变化和混凝土收缩引起的裂缝

混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥释放大量的水化热，在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力；外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

2.3冻胀引起的裂缝

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，使混凝土出现裂缝。

2.4材料质量引起的裂缝

建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。还有配置混凝土所采用材料质量不合格，也可能导致结构出现裂缝。

2.5施工引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、制作、拆模、运输、吊装等过程中，若施工不规范，工艺不合理，则容易产生各种裂缝。比较常见的有：

混凝土保护层过厚，或踩塌已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，而形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

混凝土振捣不密实，出现空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起塌落度过低，或加大水灰比，出现不规则的收缩裂缝。

混凝土初期养护不到位，使得混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。

2.6约束力不断增大

结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。

2.7外加剂的负效应

外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。

2.8养护不当

目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求

三、裂缝的控制措施

裂缝控制的主要措施是通过对设计、施工、原材料等方面进行控制的综合技术措施。包括：合理选择结构形式，加强构造配筋，减小水灰比、降低砂率，增加骨料粒径，选用适宜的外加剂和掺合料，采取保温保湿的养护措施等。

3.1裂缝的控制措施

设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。当无法回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋。

在结构设计中，应重视对于构造钢筋的配置，特别是对于现浇箱梁、楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

3.2材料选用及配比的控制

水泥品种的选用和水泥用量的控制

选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差而出现裂缝的有效途径。比如选择矿渣硅酸盐、普通硅酸盐等低水化热水泥。

掺合料和外加剂

粉煤灰具有减水、润滑作用，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。大量研究实践表明在泵送混凝土中掺入适量高等级的粉煤灰能替代部分水泥。

骨料的选择

3.3工艺控制

严格按配合比要求计量称重和控制搅拌时间，混凝土搅拌均匀，从而保证混凝土质量；严格控制混凝土坍落度，对商品混凝土应逐车检查泵车泄料口混凝土坍落度；同时控制混凝土车运输和停留时间，避免因运输、停留时间过长，减少水分损失；对较大跨度的桥梁箱梁和高层建筑板面混凝土施工时，混凝土泵出料口宜采用布料机施工作业，使作业面布料均匀，避免混凝土不均的离析现象；施工时应要求做到振捣密实，防止出现混凝土漏振和过振现象。

3.4养护、保护

刚浇筑后的混凝土尚处于凝固硬化阶段，水化速度较快，须采取覆盖保湿措施防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。成品保护。混凝土浇筑完后，待混凝土达到一定强度后方可允许在混凝土表面进行施工作业；严格控制拆模时间，待混凝土强度达到设计和规范要求后方可拆模，避免因拆模过早而产生裂缝。

四、结束语

钢筋混凝土结构裂缝的控制是一个综合性的课题，需要设计、监理、施工及使用方等各方的重视和多方面的努力。随着当今对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到解决。