也谈钢筋混凝土的裂缝控制

【摘要】从经济角度和使用角度以及感观角度来讲，钢筋混凝土裂缝问题都是一个急需解决的技术难题。本文笔者结合实践中的一些经验，就钢筋混凝土结构的裂缝成因及其控制措施谈几点自己的看法。
【关键词】钢筋混凝土；裂缝；控制措施
近些年来，随着我国社会经济与城市建设的迅猛发展，其规模日益宏大，使钢筋凝土结构更为广泛的应用，其结构形式也日趋多样化，进而促使施工工艺及所用材料也发生了变化。该结构在建设和使用的过程出现了不同程度、不同样式的裂缝，随着人们对质量的要求不断重视，混凝土工程裂缝问题备受关注。裂缝的存在使大气中的二氧化碳很快渗透到混凝土中，会引起钢筋的锈蚀，加快混凝土的碳化速度，降低了结构物的刚度、耐久性和抗震性能，进而影响建筑物的承载能力。综合多方面考虑，裂缝问题是迫切需要解决的一个技术难题，需要对其进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，从其成因中找控制办法，进而有效地预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
1．钢筋混凝土结构产生裂缝的原因
在大量的工程实践中发现，钢筋混泥土的裂缝形态各样，其形成原因也有所不同，通常有下列几种情况。
1.1载荷作用的裂缝
一般的钢筋混泥土结构在载荷的作用下，因受力而发生变形或产生裂缝。其载荷的类型不同所产生的裂缝形态也有所区别，常见的有：中心受压或受拉、受弯、受剪、受冲切，梁或板的混凝土收缩和温度变形等都会产生裂缝。虽然裂缝的形态多样，但其变化具有一定的规律。例如，截面大的拉杆，不仅有贯通全截面的裂缝，还在钢筋处有一些短而窄的裂缝；截面较高的梁，在钢筋处的裂缝较窄，在远端腹部裂缝则较宽；斜裂缝则中间较宽，上下两端较窄。现阶段，还只能对载荷所引起的横向裂缝进行计算。
1.2材料及配合比不当
由于水泥的用量、水灰比、含砂率等不适当，骨料种类不佳等因素都会直接影响到混凝土的抗拉强度，例如：骨料含泥过量，含活性SiO2，含碱量过高，骨料石灰石，水泥水化热等，这些都是造成混凝土裂缝不可小视的原因。
1.3施工过程中的隐患
在施工过程中，由于模板或支撑缺乏足够的刚度，使其混凝土出现局部变形而产生裂缝。模板在浇筑混凝土前由于没有洒水或洒水不足，模板吸水量过大，也会导致混凝土塑性收缩形成裂缝。由于混凝土板表面水分蒸发过快，使水泥缺乏水化水，导致体积急剧收缩，再加之早期混凝土强度较低，无法抵抗这种应力最终产生裂缝。此外，由于养护不当，是施工过程中最易造成裂缝的因素之一。
1.4环境因素的影响
由于温度、湿度等的变化，混凝土干缩便会引起体积的收缩，使其在外部受到混凝土的约束，内部受到钢筋的约束，再因其脆性、不均匀性以及结构的不合理性等的影响就可能在承载前发生严重的裂缝。此外，若构件处于恶劣的环境下，严重的会导致结构疏松、表面龟裂，保护层剥落，甚至整体崩溃。
2．钢筋混凝土裂缝控制的具体措施
钢筋混凝土结构的使用功能决定了裂缝有害与无害的界限，虽说裂缝是不可避免的，却可以控制其有害程度。由于混凝土裂缝成因决定了其预防措施，而事先预防优于事后补救，所以应以防为主。因此，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，是裂缝控制的主要方法。
2.1设计上的预防控制措施
在设计时应对容易产生裂缝的部位特别重视，应考虑到地基的沉降差异或结构差异而引起的薄弱环节，这些在设计时都应加以解决。在设计中应尽量减小伸缩缝的间距，同时增加外墙的保温措施，充分考虑到楼板受温度应力的作用，尽量采用直径小、间距小的配筋，屋面板则应选用双层双向配筋。在条件允许的情况下，可以在楼面中部设置后浇带，从而减小混凝土收缩应力与温度应力产生的影响。由此可见，在构件截面允许、配筋率不变、浇筑方便的情况下，选用的钢筋直径越细、间距越小则越有利于预防裂缝产生。
2.2施工过程中的预防控制措施
由于砼搅拌运输时间过长、浇筑速度过快、施工缝做法不当、振捣不实、模板走动等原因形成的裂缝是可以减少的，在施工过程中应严格按照《混凝土施工规程》执行混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣等。如果在施工阶段控制住了裂缝的产生，那么在使用阶段产生裂缝的可能性就大大减小了。在施工过程中，配合比要选择适当，在满足刚度要求的条件下，尽可能减少水泥的用量。一次浇筑的长度应由垂直施工缝分割，设置在承受应力最小的部位或是变截面处为最佳。
2.3养护过程的裂缝控制
养护的目的是要让混凝土正常的硬化，使其强度增加，尽量不受或少受外界的影响。如何使混凝土温度逐级下降并接近外界气温，缩小降温过程中的温差，减小温度应力，从而阻止裂缝的产生是其中的技术关键。常规的喷水养护方法可以减小表面收缩、防止龟裂，这对一般的结构产生作用，但却很难满足大体积的混凝土。因为其块体的内外温度不同，强度增长不一致，所以裂缝常出现在强度增长较慢的表面。因此，在养护过程中应尽量晚拆模，拆模后需及时覆盖或回填，从而避免受到外界气候的影响。
2.4因使用或环境因素产生的裂缝控制
对于在使用过程中或因环境条件变化而产生的裂缝，需根据其性质的不同采取不同的控制措施。一般情况下的保护措施仅仅是对缺陷和损坏部分进行修补和加固，对于受冻融产生的裂缝，还应注意添加对受冻混凝土构件的保温措施，对于处于侵蚀性介质中产生的裂缝，就应加强抗腐蚀的保护措施，而对于受地震影响产生的裂缝，若其损坏较轻的可按相应标准进行修补加固，同时增加构件的抗震性。
2.5选择合理的材料
选材上一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥等收缩量较小的水泥，并降低水泥用量。混凝土配合比设计中则需控制好水灰比的选用，若水灰比大，则干缩大。与此同时，在混凝土的搅拌和施工时的配合比也需严格控制，实际用水量决不能大于设计给定的用水量。此外，结构中还需设置合适的收缩缝，从而有效防止收缩裂缝的产生。
3．对钢筋混凝土裂缝的处理
裂缝的出现不仅会影响结构的整体性与刚度，而且会导致钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低其耐久性。因此，对于已经产生裂缝的构件应及时采取补救措施，由于不同类别的构件，其受力特征不同，产生裂缝的部位和严重程度也有所不同，需采取不同的补救措施。
3.1表面修补法
进行表面修补法这是一种最为简单和常见的方法，这种方法主要用于对结构承载能力没有影响的裂缝处理，一般是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥、油漆、沥青等抗腐蚀性的材料，以防止其继续开裂。
3.2封堵法
封堵法是利用压力设备把胶结材料灌入混凝土的裂缝中，待胶结材料硬化后使其与混凝土形成一个整体，从而达到封堵加固的目的。水泥浆、环氧树脂等化学材料都是常用的胶结材料，这种封堵法适用于对结构整体性或防渗有影响的混凝土裂缝的修补；嵌缝法是封堵法的一种，这种方法主要是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。
3.3结构加固
若裂缝对混凝土结构的性能产生影响时，必须采取适当的措施进行加固处理。例如：加大混凝土结构的截面面积，采用预应力法加固、粘贴钢板加固、在构件的角部外包型钢、喷射混凝土补强加固等，这些都是常见的结构加固法。
3.4置换法与自愈法
先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料，这种置换方法是处理严重损害时最有效的方法之一。此外，自愈法是一种新型的裂缝处理方法，通过在在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分，使其模仿生物组织对受创部位分泌某种物质，从而使创伤部位得到愈合的机能，并在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维便可使裂缝自动愈合。
4．总结
综上所述，钢筋混凝土裂缝是工程中的一种普遍缺陷，虽然不能避免，但却可以有效控制。因此，我们需要在设计、施工、材料等方面对其强加控制，及时补救，尽可能的减少裂缝的产生。

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