工民建中钢筋混凝土结构裂缝的控制分析

 工民建中钢筋混凝土结构裂缝的控制分析
王永涛 张国彬
摘要：近些年以来，钢筋混凝土结构裂缝的控制问题已经逐渐的成为了工民建中钢筋混凝土的结构领域所广泛关注的质量性问题。对此，本文主要从裂缝的直接原因、钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别、结构设计或施工中近似计算的模型选择以及裂缝控制设计原则与措施四个角度对工民建中钢筋混凝土结构裂缝的控制问题做了相关性阐述。
关键词：工民建；钢筋混凝土；结构裂缝；控制分析

目前，随着我国社会经济的不断迅速发展，工民建工程领域也呈现出了良好的发展趋势，但随之而来的钢筋混凝土结构的裂缝问题，已经逐渐对工民建工程的正常施工以及工程质量产生了较大的影响，是工民建中钢筋混凝土的结构领域急需解决的关键性技术难题，加强钢筋混凝土结构裂缝的控制，是工民建工程质量的可靠保证。

一、裂缝产生的直接原因
1.收缩以及水化热的增加
自从七十年代末以来，我国混凝土的施工工艺领域发生了较大的变化，产生了新型泵送商品的混凝土施工工艺，从而由过去的低动性、干硬性以及现场进行搅拌混凝土逐渐的转向了集中性搅拌以及大流动性的泵送浇注，因而在施工过程当中，水泥的用量也随之有所增加，水灰之比也进一步提高，其砂率相应增大，骨料的粒径随之减小，而用水量增多，这一系列变化都使得收缩以及水化热有所增加。
2.混凝土的强度等级不断提高
就目前的情况而言，工民建中建筑结构的混凝土强度等级呈现出了日益增高的趋势，但是有诸多建筑结构往往较不合理的选择过高强度等级。在通常情况下，强度等级越高，其安全度随之会越大，因而较多的建筑结构盲从于混凝土强度等级的提高，有时可能为了施工方面的便利，而采用高强度的混凝土，从而导致了水泥标号的增加，水泥的用量随之加大，水用量也有所升高，粗骨料以及细骨料径则相对偏小，砂率偏大，这些变化都使得水化热以及收缩出现了相应的增加。
3.混凝土结构的约束应力逐渐增大
目前混凝土结构规模增大，结构形式的复杂，超长、厚、静定结构已成为常用结构形式，这种结构有显著约束性，可引起各种变形作用的较大约束应力。
4.忽略结构约约束
国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。
5.养护方法不当
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。
6.混凝土抗拉性能不足
这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足引起的。国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量有很大的提高，对供给方式有重要的改进，但增加了混凝土裂缝控制难度，因此，这类问题是国际上钢筋混凝土的共性难题。

二、钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别
尚未荷载作用混凝土，组合材料包括水泥、水、砂、石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝，在外力作用下扩展成宏观裂缝，继续扩展对素混凝土迅速导致破坏。
但是，对于钢筋混凝土，有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度问题，使其不达到有害程度。因此，构造配筋显得十分重要，可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝。

三、钢筋混凝土裂缝控制中计算模型的选择
工民建领域解决变形作用引起裂缝的问题主要是按混凝土设计规范采取设永久性变形缝的办法，该法解决了许多裂缝问题，但有许多反常现象：有的工程尺寸很小，却出现了严重开裂；也有的工程超长而未出现开裂，说明设缝不是决定开裂的唯一因素。其它如材料级配、结构约束、结构配筋、施工工艺、养护条件及环境温湿度气象条件等都影响结构约束内力及裂缝。通过工程裂缝反算与现场推力试验，假定结构相互连续式约束采用水平弹簧模型，弹簧侧移刚度由试验和经验给出。推导出长墙中部正截面法向拉应力，端部剪应力，伸缩缝许可间距以及一再从中间开裂的机理。在排架及框架约束应力分析中提出了考虑弹性反抗作用、装配式系数、徐变影响系数、开裂刚度。多年来通过裂缝处理实践近似理论计算进行了反复的校核与补充。

四、裂缝控制设计原则与措施
钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度。超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性。少量有害裂缝采用近代化学灌浆技术处理，满足设计使用和耐久。

结语：
在建筑工程领域，工民建中钢筋混凝土结构裂缝的控制问题是影响整个工民建工程质量的关键性问题之一。近二十年以来，随之我国建筑工程材料技术的不断发展创新，混凝土的均质性也随之得到了较大程度的提高，与此同时，也进一步增加了钢筋混凝土结构裂缝的控制技术难度。因而在实际的工程建设工程当中，要采取积极有效的措施，最大程度的控制钢筋混凝土结构裂缝问题，确保整个工民建工程质量的达标。
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