论钢筋混凝土结构的裂缝成因及其控制

赵双龙

【摘要】 在土木工程行业中，钢筋混凝土已成为一种十分广泛的建筑材料。钢筋混凝土因为其材料的特性原因，和在不当施工，设计不完善的原因，出现裂缝也是很常见的现象，尤其近几年，随着建筑物的不断发展，混凝土裂缝也经常引起业主的不满，本文从设计方面分析混凝土裂缝产生的原因，并针对其控制提出相关意见，以便在使用过程中减少裂缝的产生。

【关键词】 混凝土裂缝，裂缝控制， 存在问题，防治措施

引言：

钢筋混凝土结构会出现裂缝的现象已经被大量的科学研究和实践证明是不可避免的，但事实上，我们可以把这些裂缝所造成的危害程度控制在一定的范围内，这就要求我们要对裂缝产生的原因、种类、危害以及应采取怎样的有效措施以应对等等问题有相当的了解。

1、裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害

1.1钢筋混凝土结构受力重新分配：

钢筋混凝土结构正常使用时，钢筋抵抗拉力，混凝土则抵抗压力，当钢筋混凝土结构开裂之后，裂缝处的钢筋与混凝土锚固失效，钢筋的应力变化极大，混凝土由整体变为破碎的各部分，上部混凝土受压区高度相对变小，压应力也急剧增长。

1.2钢筋混凝土结构的抗剪能力下降：

当钢筋混凝土结构开裂之后，混凝土由一个整体被分为各支离破碎的部分，混凝土的各个截面不再完整，使得起到抗剪作用的净截面面积减小，整体的抗剪能力大幅度下降。

1.3钢筋混凝土结构的刚度减小：

钢筋混凝土结构开裂比较严重时，裂缝截面处的中性轴上移，结构的变形加大，刚度减小，整体挠度随着裂缝的发展而激增。

1.4钢筋混凝土结构的疲劳度下降：

裂缝的出现不但降低了结构的整体刚度，还使得钢筋及混凝土长时间处于高应力拉压状态，降低了它们的疲劳寿命，从而降低了整体结构的疲劳度。

2.裂缝产生的直接原因

2.1收缩及水化热。

自从70年代末（1978～1979年）我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低流动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，大流动性泵送浇筑，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。

2.2混凝土强度等级日趋提高。

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”。有时为了施工方便，采用高强混凝土。这导致了水泥标号加大或用量增加、用水量增加、骨料粒径偏小、砂率偏大等，这些都使水化热及收缩率增加。

2.3结构约束应力不断增大。

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的结构形式，采用现浇施工，这些非正常结构形式有明显的约束作用，对于各种变形必然引起较大的约束应力。

2.4外加剂的负作用。

只注重外加剂对强度指标的影响，缺乏对水化热及收缩变形影响的研究，有些试驗资料并不严格，有许多外加剂会产生严重的收缩变形增加，有的甚至降低耐久性。

缺乏对混凝土配合比的科学研究导致的抗拉强度不足。

3.钢筋混凝土裂缝种类

3.1温度裂缝

温度裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种裂缝形式，形成的主要原因是内外界温差过大，混凝土随着温度的变化，而发生热涨冷缩，进行形成裂缝。温度裂缝主要存在于建筑结构的屋面层。

3.2结构裂缝

对于现浇的钢筋混凝土结构，一般情况下不同结构构件支架的刚度不同，因此整个建筑中就会形成部分刚度薄弱区。这些存在的刚度薄弱区以及结构截面突变处，是整个建筑结构最易出现结构裂缝的部位，例如钢筋混凝土楼板板端处以及建筑物墙角处等[2]。

3.3构造裂缝

混凝土建筑出现构造裂缝的主要原因就是施工材料水灰比相对较大，或者是混凝土浇筑施工过程中振捣不密实，以及模板滑动等。另外，建筑结构支架下沉、脱模过早或者是后期混凝土养护工作不合理等，都会造成混凝土建筑出现构造裂缝。

3.4收缩裂缝

钢筋混凝土建筑结构在后期养护过程中，会出现发生硬化、脱水以及碳化等反应，并且整个过程持续的时间相对较长，即使满足28d龄期后也会继续执行，此为水泥基混凝土具有的特性。另外，在混凝土硬化过程中会因为化学反应而失去部分水分。因此，在结构后期养护整个过程中均会出现混凝土收缩现象，使得建筑出现收缩裂缝。

4.钢筋混凝土结构设计中裂缝控制措施分析

4.1合理简化结构体系

结合工程实际需求，对相对复杂的结构体系进行合理简化处理，融入概念设计理念，对结构体系中比较容易出现变形的部位，要做好配筋计算。而对于容易出现裂缝的部位，需要结合设计经验对其进行改善。另外，在对结构体系进行合理简化处理时，还需要保证结构形状以及布置具有规则性，如果这两方面不合理，或者是各方向上结构刚度不同，结构最终产生的形变也就不同，比较容易在刚度薄弱的地方形成裂缝[3]。因此，在进行结构设计时，应尽量保证结构形状以及布置具有规则性。

4.2合理确定结构设计尺寸

混凝土结构内外温差较大以及材料变形等都会造成混凝土开裂，如果结构尺寸过大，结构会因为内外温差以及材料变形产生更大应力，这样建筑结构出现横向裂缝的可能性就会急剧增大。为降低建筑结构出现裂缝的几率，需要在进行结构设计时，合理把握结构尺寸，防止或者减少结构裂缝的产生。

4.3大体积混凝土防治措施

首先，为了降低温度变化对结构稳定性的影响，需要控制好结构温度变化，或者是尽量将裂缝控制在一定界限内，然后采取措施对其进行综合治理。其次，在对钢筋混凝土结构裂缝进行控制时，需要设计与施工单位相互配合，依据具有的有限财力物力，不断降低结构内外温差，减少温度首夺以及应力变化，同时尽量提高混凝土抗拉强度、极限拉伸等，进而达到预防大体积混凝土工程裂缝的出现。

4.4高强混凝土裂缝防治

第一，降低高强混凝土冷缩值。选择低、中热水泥，质量优良的骨料，低砂率和抄袭矿粉等，以此来降低水泥水化热升温。另外，在混凝土浇筑施工中，需要降低浇筑温度，减低混凝土搅拌温度，例如选择温度比较低的时间段来进行混凝土的搅拌。加强对混凝土结构便面的养护，对其采取有效的隔热措施，例如以草帘或者是麻袋等对混凝土表面进行覆盖，或者是延长拆模时间等。第二，降低高层混凝土自缩值。高强混凝土在施工时会加入抄袭矿粉，与普通混凝土相比自缩值更大，所以应该采取适当的措施来降低其自缩值。例如选择用5%硅粉掺加、降低混合料水灰比、掺加膨胀剂以及选择使用中热微膨胀水泥来改善冉生体积变形等。

5.结束语：

钢筋混凝土结构是现在最为常见的工程结构形式，在施工过程中裂缝的存在不可避免，因其成因复杂并且影响因素颇多，如果不对其进行管理，将会对结构稳定性造成影响。因此，设计单位与施工单位，必须要加强对结构裂缝出现原因的分析，加强对设计施工管理工作的综合考虑，确定出行之有效的预防措施，减少裂缝的产生，不断提高钢筋混凝土结构稳定性。

参考文献

[1] 李丽娟.浅析钢筋混凝土结构裂缝的结构设计控制原理[J].硅谷.2011（13）：56-57.

[2]《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，中国建筑工业出版社.

[3]《钢筋混凝土裂缝控制指南》，化学工业出版社.