浅析混凝土破坏形态与钢筋配置之间的关系

王礼贵 徐周会

（台州市公路水运工程监理咨询有限公司 浙江台州 317000）

1 钢筋混凝土的定义

在建设工程施工中，钢筋混凝土结构可采用现浇成型或预制成型，因混凝土本身具有强度上升期，现浇成型施工进度会受到限制，另外现浇成型施工质量相对也较难把握，预制成型可以更好地保证施工质量，对于加快工程施工进度也非常有利，但要注意的是预制构件成型应当规范化。钢筋混凝土延性相对较好，也比较适合应用到抗震结构中去。但是也不能忽视钢筋混凝土自身所存在的缺点，钢筋混凝土施工比较复杂；早期使用过程比较容易出现裂缝，导致开裂；自重较大，如果构件相对体积较大的话势必给施工造成一定难度；另外钢筋混凝土结构修复比较困难，尤其是在隐蔽工程中，如桩基，一旦出现较大缺陷，等同报废。

2 确保钢筋与混凝土粘结强度的举措

（1）要选用适宜的混凝土强度等级，粘结性能的好坏跟混凝土的强度存在一定的联系。根据工程经验和试验数据得出，混凝土的强度比较高时，钢筋与混凝土之间的黏结力也比较高，反之当混凝土的强度比较低时，钢筋与混凝土之间的黏结力就比较低。混凝土的强度等级共分为14级，从最低级的为C15，最高级的为C80，钢筋混凝土构件所用混凝土不得低于C20强度以下。如果使用的钢筋为三级钢时，与之相匹配的混凝土强度等级不能低于C25。

（2）光圆钢筋与带肋钢筋由于其表面纹理构造的不同，自然与混凝土之间的黏结力也存在差异。光圆钢筋因为表面光滑，使得钢筋与混凝土之间的黏结力相对较差，所以要在光圆钢筋的头部和尾部做成弯钩形状，提高光圆钢筋与混凝土的一体性能。带肋钢筋在表面构造上纹理（月牙纹）凸起，这使得带肋钢筋表面的螺纹能够与混凝土形成较大的机械咬合力，增强抗滑动性能，在带肋钢筋的两侧部位无需像光圆钢筋一样做成弯钩状，也能使带肋钢筋在混凝土中形成足够的锚固力。

（3）当混凝土中的钢筋为绑扎钢筋时，搭接长度一定要满足要求，因为钢筋的内力是靠钢筋与混凝土之间的黏结来传递的，要保证在混凝土中钢筋的整体性。不然影响钢筋与混凝土之间的粘结性能，也使得整个钢筋混凝土构件的实用性能受到影响。

3 钢筋保护层

钢筋保护层就是混凝土结构中布置在最外一层的钢筋外边缘到混凝土表面的距离（主筋或纵筋外边缘至混凝土表面的距离）。钢筋保护层对于钢筋混凝土构件具有非常重要的作用，尤其是对于水下构造物来说，特别是建造在海里的大型桥梁下部结构。如果钢筋保护层厚度不能达到保护要求，对于结构耐久性将会造成比较严重的隐患。

4 钢筋混凝土配筋率对混凝土破坏形态的分析

在钢筋混凝土构件中，以梁体作为分析案例。根据钢筋混凝土上部受压下部受拉的受力特点，主筋一般布置在梁内下部，起到抗拉的作用，梁内的配筋率通常以字母ρ来表示，是指纵向受力钢筋截面积与正截面有效面积的比值。

配筋率=纵向受力钢筋截面积/（梁的截面宽度×梁的界面有限高度）。

图1

不同强度的钢筋混凝土配置以及配筋率大小的不同会对梁体会造成不同形式的破坏形态。对于使用等级比较普遍的钢筋和强度等级使用比较广泛的混凝土配置而成的钢筋混凝土抗弯拉构件，根据配筋率的不同，其梁体破坏形态主要分为三种：少筋梁、超筋梁和适筋梁。梁体受配筋率影响所造成的的破坏主要是梁体正截面的破坏，少筋梁和超筋梁的破坏形式都属于脆性破坏，适筋梁随着长时间的荷载作用、混凝土的收缩徐变以及其他影响因素，其破坏形态为塑性破坏。

4.1 少筋梁

少筋梁顾名思义就是钢筋混凝土结构中钢筋的配筋率过低，达不到梁体正常使用性能的配筋数量要求。少筋梁在工作期间，由于梁体内钢筋数量较少，其抗弯拉作用降低，荷载作用基本上由梁体上部的混凝土来抵抗，混凝土由于其自身刚度性能较差，所以在同等使用条件下少筋梁常在适筋梁之前出现裂缝，当少筋梁梁体出现第一条裂缝后，混凝土承受荷载作用将大大下降，所受荷载作用主要由钢筋来承受，出现裂缝处的钢筋所承受的力将大幅提高，这样就使钢筋受力在较短时间内就达到了自身的屈服强度，甚至是超过钢筋本身的屈服强度，进入塑性硬化阶段。随着作用的继续，梁体底部出现的裂缝宽度将越来越大，这个时候少筋梁的钢筋劲混凝土继续使用将会非常危险。

4.2 超筋梁

与少筋梁形成对比的，钢筋混凝土构件中，钢筋配置率过高，这样就使钢筋占用了相对比较大的体积，而浇筑在梁体内的混凝土方量就会减少。梁体内的钢筋数量过多，超过正常钢筋配置率，使得梁体具有过强的刚度，而混凝土由于使用量的减少抗压能力减弱。梁体构件的特点是上部抗压，下部抗弯拉，主钢筋布置在梁体偏下部位置，起抗弯拉作用，而荷载直接作用在梁体上部的混凝土，混凝土主要承受的是抗压能力。在超筋梁构件中由于混凝土使用量的减少，势必会造成梁体上部的抗压能力下降，往往在钢筋混凝凝土构件中上部受压区最先开始遭受破坏，在钢筋混凝土结构下部，由于钢筋数量较多，所以还远远没有因为受力而达到钢筋本身的屈服强度，此时出现的裂缝基本山都是细微裂缝，裂缝宽度很小，裂缝往外侧延伸得也很慢，整个梁体的挠度也很小。

4.3 适筋梁

相比较于少筋梁和超筋梁，适筋梁是最为理想的钢筋混凝土结构模式。钢筋的数量配置适中，与混凝土能够很好地结合发挥最大抗弯和抗压作用的梁体是为适筋梁。由于外力受荷作用，适筋梁构件中布置的钢筋在达到屈服强度时，混凝土的抗压强度也接近其所能承受的最大值，但是混凝土还没有遭到破坏，随着钢筋屈服阶段的延伸，混凝土开始出现破坏，此时量体出现的裂缝较超筋梁的大，裂缝的延展速度也较超筋梁来的快，梁体挠度较大。

少筋梁和超筋梁的破坏征兆度不是很明显，来的比较突然。适筋梁能够给人以较为明显的破坏征兆，从某种程度上说，在结构安全上可以给以一定的保障。

5 结语

钢筋劲混凝土结构中，钢筋与混凝土的配置要充借助这两种不同材料的自身性能特点，并且还要符合安全、经济要求。配置钢筋数量较少的少筋梁，其承载能力并不会比素混凝土梁的承载能力高出多少，在工程领域当中实际作用不大，所以很少被采用。超筋梁所用钢筋数量过多，造成资源浪费，其破坏征兆也不明显，所以在工程上是禁止使用的。只有在设计上合理配置钢筋，在实际施工过程中严格按照设计要求精准布置钢筋，不偷工减料，才能使成型的钢筋混凝土结构从各个方面真正发挥最大使用性能。

[1]中交公路规划设计院《.公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2]袁国干.配筋混凝土结构设计原理.上海：同济大学出版社，1990.

[3]贾艳敏，高力.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004.