浅淡混凝土结构变形裂缝的形成机理和控制方法

张勇

（重庆建工第七建筑工程有限责任公司 重庆 400039）

浅淡混凝土结构变形裂缝的形成机理和控制方法

张勇

（重庆建工第七建筑工程有限责任公司 重庆 400039）

通过对混凝土结构变形裂缝形成机理的分析，找出变形裂缝形成的根本原因，提出变形裂缝的控制方法。

混凝土结构；变形裂缝；机理；控制

自1865年法国园艺家约琴夫·莫尼埃发明钢筋混凝土以来，钢筋混凝土经过了一百多年的发展，目前，广泛地用于工程建设中，但其裂缝问题一直深深地困挠着每一位工程建设者。大量的工程实践和理论分析表明，裂缝普遍存在于钢筋混凝土结构中，只是有些裂缝很细，用肉眼无法看见，有些裂缝存在于混凝土结构内部，从外观用肉眼也无法看见。要想彻底消除这种裂缝，根据混凝土脆性特点和目前的技术经济水平还无法办到，因此混凝土结构设计规范允许了混凝土结构裂缝的存在。但有些裂缝不断产生和发展，从而引起受力钢筋的锈蚀、保护层剥落，降低了钢筋混凝土结构的强度、刚度和耐久性，削弱了结构的承载能力，严重时甚至发生结构跨塌事故，必须严格加以控制。因此，作为一位工程建设者，必须对混凝土裂缝加以足够的重视。现通过分析混凝土裂缝的形成机理，采用主动的方法对混凝土裂缝的控制发表一下我的见解。

1 混凝土结构变形裂缝的形成机理

1.1 混凝土结构在非约束状态下的裂缝形成

工程建设中使用的混凝土，其组成材料为水泥、水、砂、石、外加剂及掺合料等。它们在物理化学作用下硬化成一种多空隙复合材料，由于在硬化过程中的初始温度应力和收缩应力作用下，内部空隙间的薄壁受力断裂贯通形成许多微观裂缝。

1.2 混凝土结构在约束状态下的裂缝形成

为保证结构安全，满足使用要求，混凝土结构多为超静定结构。在约束状态下，受自重和外力、温度应力、收缩应力、徐变应力等作用时结构要有变形的余地。当结构满足变形要求时，其结构内部不产生约束应力。当结构不能满足变形要求时，则必然在结构内部产生约束应力，当约束应力超过混凝土抗拉强度时，必将导致混凝土的开裂。

2 混凝土结构变形裂缝的控制

通过对混凝土结构裂缝形成机理的分析，混凝土结构裂缝形成的根本原因为约束应力作用于混凝土。因此采用“抗”“放”“减”三方面的措施来控制混凝土结构裂缝。“抗”是指抵抗约束应力；“放”是指释放约束应力；“减”是指减少约束应力。

2.1 抵抗约束应力

2.1.1 设计方面

不但要根据结构受力计算配置受力钢筋，而且还要根据工程部位、受力特点和规范要求配置构造钢筋，并要引起足够的重视。对有充分构造配置的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，其裂缝宽度和深度都远远低于规范，达不到有害程度，因此构造配置十分重要，可以有效控制裂缝的出现和分散裂缝。如断面较大的梁设置腰筋；跨度大和厚度大的现浇板上面中心部分配置构造钢筋；主梁在集中应力处增加附加横向钢筋等。构件配筋要合理，配筋率应满足要求，间距要适当。采用新材料、新工艺，提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性。

2.1.2 施工方面

严格控制混凝土原材料的质量，以保证混凝土质量。钢筋绑扎的规格、型号、位置、根数应符合设计规范要求。当根据等面积用小直径钢筋代换大直径钢筋即细化加密时，应特别注意其钢筋的间距。混凝土浇筑时严格控制钢筋的变形和位移。

2.2 释放约束应力

2.2.1 设计方面

根据结构受力特征和使用要求，支座约束类型采用滑动、微动等可动类型以释放约束应力。合理设置变形缝和后浇带。变形缝的宽度应符合要求，后浇带应在绝大部分变形已完成，变形处于收敛阶段再浇筑混凝土，以释放约束应力。

2.2.2 施工方面

混凝土的浇筑采用二次甚至三次振捣成型施工工艺，尤其掌握好初凝前的振捣，消除温度应力和收缩应力局部集中现象，使温度应力和收缩应力分布更均匀，并释放部分温度应力和收缩应力。此施工工艺必须掌握好振捣时间，必须在混凝土初凝前振捣完成，否则将破坏混凝土结构。

2.3 降低约束应力

2.3.1 设计方面

建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单，因为平面复杂的建筑物，容易产生较大的扭曲等附加应力，从而造成楼板和墙体的开裂。控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力。减少地基的不均匀沉降，在基础设计中采用调整基础的埋置深度，不同的地基计算强度，采用不同的垫层厚度等方法来调整地基的不均匀变形。

2.3.2 施工方面

原材料的选用很重要。

水泥：尽量选用水化热低、强度比较高的水泥，质量要求必须满足有关规范和技术规程的要求，严禁采用安定性不合格的水泥。

粗骨料：应选用表面粗糙洁净、级配良好、空隙率小、无潜在碱—骨料反应的骨料，其有害物质、含泥量和压碎指标值等应满足相关规范和技术规程要求。

细骨料：宜采用天然砂，采用颗粒较粗、空隙率较小的Ⅱ区砂，所选用砂的有害物质含量、含泥量等应满足相关规范和技术规程要求。

外加剂：应根据混凝土性能要求选用外加剂，外加剂的质量必须符合有关规范和技术规程要求，特别是氯离子等有害物质含量较高时对钢筋的锈蚀有较大的影响，应严格控制。

拌合水：宜选用饮用水。若选用其他水源时，应按规定检测硫酸根离子和氯离子含量，PH值大小及泥土、油污等有害物质含量符合要求才能使用。

严格控制钢筋保护层的厚度，钢筋保护层的厚度应根据环境类别按规范取用，防止钢筋锈蚀降低钢筋的有效受力断面。钢筋中的Fe元素遇空气中的氧气发生氧化作用变为Fe2O3时体积会膨胀，造成混凝土开裂，结构耐久性达不到要求。模板工程的模板构造要合理，防止因模板变形而导致混凝土开裂。模板及其支架应进行专门设计计算并编制施工方案，保证其强度、刚度和稳定性，防止因模板和支架变形，下绕和失稳引起混凝土开裂。混凝土配合比设计尽量采用低水泥用量、低用水量，以减少温度应力和收缩应力。严格控制投料计量和搅拌时间，禁止任意增加水泥用量。加强混凝土的养护，并延长养护时间，减少混凝土的收缩变形和内外温差变化，特别是大体积混凝土，应做好温度测控工作，采取有效的降温措施，保证构件内外温度差不超过规定。严格控制混凝土的拆模时间，特别是承受拉弯应力的部位，拆模前必须先检测混凝土的强度，达到要求后再进行拆除。

加强地基的检查与验收，遇复杂或有特殊情况的地基应做好补勘工作，尽量使其处理后的承载力和本工程正常地基承载力相同或相近。合理安排施工顺序，当相邻建筑物相距较近时，一般应先施工较深的基础以防止基坑开挖破坏已建好的地基基础，当建筑物各部分荷载相差较大时，一般应先施工重、高部分，再施工轻、低部分。

2.3.3 使用方面

使用荷载不得超过设计值，防止因超荷产生裂缝甚至垮塌。尽量避免集中荷载，预防产生过大集中应力而使混凝土开裂。

3 结束语

通过分析，为有效控制混凝土裂缝问题，应从设计、施工和使用方面，根据工程实际情况综合采用“抗”、“放”、“减”的技术措施，就能经济合理地控制好混凝土裂缝。

[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3]GB175-1999,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥[S].

[4]GB8076-2008,混凝土外加剂[S].

[5]GB50119-2003,混凝土外加剂应用技术规程[S].

[6]GB50164-92,混凝土质量控制标准[S].

[7]JGJ52-2006,普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S].

[8]JGJ63-2006,混凝土拌合用水标准[S].

[9]JGJ55-2000,普通混凝土配合比设计规程[S].

Shape-Taking Mechanism and Controlling Methods regarding Concrete Structures'Deformation Cracks

The author firstanalyses'the shape-takingmechanism and controllingmethods regarding concrete structures'deformation cracks,then attempts to find out the rootcauses for the deformation cracksdevelopment,and finally brings forward some deformation crackscontrolmethods.

concrete structures;deformation cracks;mechanism;control

TU 37

A

1671-9107（2011）04-0048-02

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.04.048

2011-02-18

张勇（1978-），工程师，一级注册建造师，主要从事项目管理工作。

余咏梅