建筑钢筋混凝土结构裂缝的控制管理

马刚毅

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

建筑钢筋混凝土结构是现代建筑中常见的结构形式，具有承载能力强、耐久性好等优点。然而，在使用过程中，由于各种因素的综合作用，钢筋混凝土结构可能会出现裂缝问题。这些裂缝不仅会影响建筑的美观性，还可能对结构的安全性和使用寿命造成潜在的威胁。通过科学合理的控制管理措施，可以最大限度地减少裂缝对建筑结构的不良影响，提高结构的使用寿命和安全性。

1 建筑钢筋混凝土结构裂缝的类型

（1）抗拉裂缝。由于混凝土在受拉时的强度较低，当受到拉力作用时，混凝土可能会发生裂缝。这种裂缝通常出现在梁、柱、板等结构的底部或中部。

（2）抗压裂缝。当混凝土受到压力作用时，可能会发生抗压裂缝。这种裂缝通常出现在柱、墙等结构的顶部或中部。

（3）热胀冷缩裂缝。由于温度变化引起的混凝土体积的膨胀和收缩，可能会导致热胀冷缩裂缝的形成。这种裂缝通常出现在大面积混凝土结构的表面。

（4）沉降裂缝。当建筑物的基础不均匀沉降时，可能会导致混凝土结构发生沉降裂缝。这种裂缝通常出现在柱、墙等结构的底部。

（5）施工裂缝。在施工过程中，由于施工操作不当或施工质量问题，可能会导致混凝土结构发生裂缝。这种裂缝通常出现在连接处、接缝处或施工缝上。

需要注意的是，裂缝的类型和原因可能会有多种组合，因此在实际情况中，可能会出现多种类型的裂缝。对于建筑钢筋混凝土结构，及时发现和修复裂缝是非常重要的，以确保结构的安全和耐久性[1]。

2 建筑钢筋混凝土结构裂缝成因

2.1 荷载影响

荷载是指施加在建筑结构上的外部力或外部力的影响。不正确的荷载引入和分布可能导致钢筋混凝土结构的裂缝形成。下面将详细讨论荷载对结构的影响以及建筑钢筋混凝土结构裂缝的形成原因。

首先，荷载对结构的影响是建筑工程中必须考虑的重要因素。荷载可以分为静载和动载两类。静载荷是指结构所承受的常态荷载，例如建筑本身的重量和固定物体的负荷。动载荷是指结构所承受的短期或临时荷载，例如风、地震和人员活动等。这些荷载的作用会导致结构的应力和变形产生变化，从而可能引起裂缝的形成。

其次，荷载对结构裂缝的形成有直接或间接的影响。直接影响是指荷载本身直接作用于结构上，产生应力，进而引起裂缝形成。例如，当建筑承受大的静载荷或动载荷时，结构的变形会导致局部应力超过材料的强度极限，从而引起裂缝。间接影响是指荷载引起的变形和挠度导致了其他因素的变化，进而导致裂缝形成。例如，结构的变形和挠度可能导致支座的移位或间距变化，进而引起裂缝形成。钢筋混凝土结构的裂缝形成原因复杂多样。其中，弯曲裂缝是最常见的类型。荷载引起的弯曲应力是弯曲裂缝形成的根本原因。当荷载施加在结构上时，钢筋混凝土的梁、柱等构件会发生弯曲变形，而这种变形会导致构件上出现应力集中，进而引起裂缝形成。另一方面，钢筋的伸缩变化也可能产生裂缝。当温度变化或湿度波动导致结构和钢筋的伸缩时，构件内部出现的应力集中也会导致裂缝形成。

此外，剪切裂缝和拉伸裂缝也会在结构中出现。剪切裂缝通常是由于剪切力的作用导致的。例如，地震或风载荷引起的剪切力可能会造成结构中的剪切应力集中，从而导致裂缝形成。拉伸裂缝是由拉力引起的。例如，某些结构承受的荷载可能会引起结构中的张力集中，进而导致裂缝形成[2]。

2.2 温度变化

当结构受到高温热辐射或火灾等热源的作用时，结构中的混凝土和钢筋会因为温度升高而膨胀。这种膨胀会产生内部应力集中，进而导致裂缝的形成。特别是当温度升高超过混凝土和钢筋的热膨胀系数时，裂缝的形成风险将会更大。当温度下降时，结构内部的混凝土和钢筋会收缩，从而产生收缩应力。当收缩应力达到混凝土和钢筋的承载极限时，就会引起裂缝的形成。这种收缩应力的形成主要是因为混凝土的干燥收缩和温度收缩造成的。干燥收缩是指混凝土内部水分的蒸发引起的收缩，而温度收缩是指混凝土因温度降低而引起的收缩[3]。

2.3 材料收缩和膨胀

建筑材料在受到温度变化和水分变化的影响时，会发生收缩或膨胀，从而导致应力的变化，最终引起裂缝的形成。混凝土的收缩是一种重要的裂缝形成原因。混凝土在浇筑后，会通过水化反应形成硬化的水泥石。然而，在水泥石的硬化过程中，会释放出水分，导致混凝土收缩。这种收缩即为干缩。干缩会产生内部的压力，当这种压力大于混凝土的强度时，就会形成裂缝。此外，混凝土的干燥收缩也会导致裂缝的形成。干燥收缩是指混凝土中的水分蒸发，导致混凝土体积变小而引起的收缩。特别是在干冷条件下，混凝土的干燥收缩更为明显。温度变化也会引起材料的膨胀和收缩。当建筑结构受到温度变化的影响时，结构中的材料，包括混凝土和钢筋，会发生热胀冷缩。这些温度变化引起的体积变化会导致结构内部产生应力，并最终引起裂缝的形成。特别是当材料的热膨胀系数较大时，温度变化引起的裂缝风险更高[4]。

3 建筑钢筋混凝土结构裂缝控制方法

3.1 合理化结构设计

3.1.1 断面设计

建筑钢筋混凝土结构裂缝控制的一种重要方法是进行合理的断面设计。断面设计的目的是确保结构在受到荷载作用下的稳定性和持久性，同时减少或控制裂缝的形成。为此，应该根据结构所受到的弯矩和剪力分布，确定合理的截面形状和尺寸。通过合理布置和配置钢筋，以抵抗弯矩和剪力的作用，减小结构的变形和应力集中，从而减少裂缝的发生。同时，钢筋的配筋应符合设计要求。根据结构的荷载和变形要求，确定合适的钢筋直径、数量和布置方式。充分利用钢筋的强度和刚度，使结构能够充分发挥抵抗荷载和变形的能力，避免发生裂缝。通过合理的混凝土配合比和材料选择对控制裂缝有重要影响。调整水灰比、使用细骨料、添加适量的减水剂等措施可以提高混凝土的流动性和抗裂性能。此外，选用低收缩水泥、高性能混凝土等也能有效减少混凝土的收缩和膨胀。此外，结构的断面形状对于裂缝的控制也很关键。合理的选择截面形状，可以提高结构的抗弯强度和抗剪强度，减少应力集中，从而减少裂缝的产生。

3.1.2 缝宽控制

建筑钢筋混凝土结构裂缝控制中的重要一环是缝宽控制。缝宽是指混凝土结构中裂缝两侧的间隙宽度，可以通过合理的控制缝宽来减少水平和垂直裂缝的发生和扩展。在进行缝宽控制时，需要在结构设计阶段，缝宽的要求应在设计规范中明确规定。根据结构的用途、荷载和变形要求，确定缝宽的允许值，同时考虑结构的安全性和耐久性。同时，合理的施工技术对于缝宽的控制至关重要。应注意以下方面。

（1）浇筑混凝土时应采取合适的施工措施，避免过量的振捣和挤压，以免使混凝土产生过多的收缩和膨胀。

（2）控制混凝土的初始收缩。在浇筑混凝土后及时进行养护，保持适当的湿度，减缓混凝土的收缩速率。

（3）控制混凝土的龄期收缩。龄期收缩是指混凝土在龄期内发生的由于水分流失而引起的收缩。可以通过添加延缓龄期收缩剂来控制混凝土的龄期收缩。

（4）使用合适的抗裂措施。可以采用纤维增强混凝土、钢筋布置、增加收缩缝等抗裂措施，增加结构的抗裂能力。

（5）施工质量控制。在施工过程中，需要严格控制混凝土的配合比、浇筑质量和养护条件，避免质量差、收缩大的混凝土。同时，在钢筋的布置和连接、模板的安装等方面也需要严格按照设计要求进行施工，确保结构的完整性和稳定性。

3.2 施工方法和质量控制

3.2.1 混凝土浇筑与养护

在浇筑混凝土前，要检查模板及支撑的安装是否符合要求，确保模板的稳固性。混凝土的配合比、搅拌时间、浇注速度和振捣等操作要符合设计要求，并进行稠化控制，防止混凝土脱水分和浆体分层。需要根据施工条件合理控制浇筑温度。在高温季节，可采用措施控制混凝土温度的升高，如降低水泥用量、采用适当的冷却措施等。在低温季节，应避免混凝土的冻结。混凝土浇筑后应及时进行养护，保持适当的湿度。保湿可以采用覆盖薄膜、喷水、施加湿浆等方式，防止混凝土过早失水和收缩引起的裂缝。在建筑钢筋混凝土结构裂缝控制过程中，需要钢筋的布置应符合设计要求，能够吸收和承受外部荷载的变形。钢筋的密度和直径可以根据需要进行调整，增加混凝土的抗裂能力。在混凝土结构中设置合适的收缩缝，能够吸收结构的收缩变形，减小混凝土结构的应力。收缩缝的布置和尺寸需符合设计规范，并合理安排施工顺序。此外，适当的降低混凝土结构的温度可以减少温度应力和热裂缝的发生。可以通过合理隔离和降温技术来降低结构的温度。可以采用纤维增强混凝土、抗裂剂等措施来增加混凝土的抗裂能力，减少裂缝的发生和扩展[5]。

3.2.2 钢筋安装和处理

在此环节中，需要选择质量良好的钢筋材料，确保符合设计要求和相关标准。要检查钢筋的表面是否有锈蚀、油污等缺陷，避免使用有明显缺陷的钢筋。在进行钢筋安装前，要检查模板尺寸和位置是否符合设计要求。在安装钢筋过程中，要保证钢筋的正确放置位置和间距，并进行正确的焊接、连接和固定。同时，在进行混凝土浇筑之前，要对钢筋进行预处理，包括除锈、清洁和保护涂层等。预处理可以去除钢筋表面的锈蚀物和污垢，提高钢筋与混凝土的黏结性和耐久性。在建筑钢筋混凝土结构裂缝控制过程中，混凝土在硬化和干燥过程中会发生收缩和膨胀，容易引起裂缝。通过合理控制混凝土的配合比、控制水胶比和添加适当的外加剂，可以控制混凝土的收缩和膨胀，减少裂缝的发生。同时，混凝土与钢筋的黏结能力直接影响结构的抗裂性能。可以采用适当的黏结增强材料，如黏结剂和黏合剂，来增强混凝土与钢筋之间的黏结强度。在钢筋混凝土结构中设置适当的收缩缝和伸缩缝，能够吸收混凝土的收缩和扩张变形，减少应力集中，降低裂缝的风险。可使用纤维增强混凝土、抗裂剂等措施来增加混凝土的抗裂能力，减少裂缝的形成和扩展。

3.2.3 温度和湿度控制

混凝土浇筑时的温度要控制在适宜范围内，避免过高或过低的温度。过高的温度会导致混凝土的水分过快蒸发，引起收缩排水，从而增加裂缝的风险。过低的温度则会影响混凝土的正常硬化。通过添加防冻剂、加热和绝热措施等，可以控制混凝土的初凝和终凝时间，降低温度对混凝土的影响，减少裂缝的发生。在进行湿度控制时，当混凝土浇筑后，要及时进行保湿措施，保持混凝土表面的水分，防止过早干燥。过早干燥会导致混凝土收缩过快，增加裂缝的风险。室内湿度的控制对于混凝土结构的裂缝控制也非常重要。设备通风和调节湿度的设备，如除湿机和空调等，可以控制室内湿度，减少混凝土受潮和干燥的影响。施工速度要适中，避免过快或过慢。过快的施工速度会导致混凝土局部过热、收缩过快，增加裂缝的风险。过慢的施工速度则会导致混凝土部分干燥、局部收缩，同样增加裂缝的风险。通过使用抗裂材料，如抗裂纤维、抗裂剂等，可以增加混凝土的抗裂能力，减少裂缝的形成和扩展。

3.3 结构监测与维护

在裂缝控制过程中，应该定期对建筑结构进行检查，包括观察和记录裂缝状况、测量结构变形和位移等。通过定期检查，可以及时发现和处理存在的问题，避免裂缝扩展和结构安全隐患。可以使用结构监测仪器，如应变计、位移计、裂缝计等，实时监测结构的变形和裂缝情况，以及环境的温度和湿度等因素。这些监测数据可用于分析结构的变形情况，判断结构的稳定性和安全性，通过调整维护措施降低结构的裂缝风险。在进行建筑钢筋混凝土结构维护过程中，合理的设计与施工：在结构设计时，应根据预计的温度和湿度变化，合理设计伸缩缝，以容纳混凝土的收缩与膨胀，减少裂缝的形成。同时，在施工过程中，应严格控制混凝土的浇筑质量，确保混凝土的强度和密实度，避免空鼓和孔洞等质量问题导致结构裂缝的发生。在施工期间，要控制施工场地的温度和湿度，避免快速干燥或过度湿润的情况，以减少混凝土的收缩和膨胀。在使用期间，可通过加装隔热层、保持室内适宜的温度和湿度等方式，降低结构的温湿度变化，减少裂缝风险。

4 结语

总而言之，建筑钢筋混凝土结构裂缝的控制管理需要多方面的努力。只有在设计、施工、监测和维护等各个环节都采取有效措施，才能确保结构的安全可靠，延长其使用寿命。我们应该高度重视裂缝控制管理工作，为建筑安全可持续发展做出贡献。