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钢筋混凝土构筑物裂缝产生原因及防范分析
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内容提示：在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
摘要：在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
关键词：混凝土 裂缝 防范
0 引言
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联某教授的钢筋混凝土强度理论就指出，如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%，在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。而对出现裂缝后，就要分析哪些裂缝是有害裂缝，哪些是无害裂缝，经分析后，对有害裂缝的形成原因和如何处理。
1 钢筋混凝土构筑物裂缝的种类及渗、漏原因
钢筋混凝土渗、漏的主要原因是在其拌合物在浇灌振捣过程中漏振和振捣不密实而产生的毛细孔隙或蜂窝状，在外部水压力的作用下，导致渗、漏现象。
同时，由于设计的原因，如结构的造型尺寸、受力情况、构造等因素考虑不周，也会造成钢筋混凝土结构的渗、漏现象。从以往的实际情况看，钢筋混凝土的裂缝大致可分为以下几种：①混凝土拌合物凝结前的沉降裂缝及干缩裂缝；②混凝土温度应力裂缝；③混凝土自应力裂缝；④混凝土受外力及荷重影响裂缝。
2 裂缝产生的直接原因
2.1 收缩及水化热增加 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，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，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，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。
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结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。
2.4 外加剂的负效应 外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。
2.5 忽略结构约束 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。
2.6 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。
2.7 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(抗拉强度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
3 预防措施
通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。
3.1 材料选用 ①水泥：应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。②粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及粘土含量不超过规定。③细骨料：宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。④外掺加料：宜采用减水剂等外加剂，以改善砼工作性能，降低用水量，减少收缩。
3.2 配料 ①配合比设计：应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。②禁止任意增加水泥用量。③配制砼时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀，离析的砼必须重新拌匀后，方可浇筑。
3.3 配筋 钢筋的配置应严格按施工图施工，尤应重视以下各点：①钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。②钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致砼开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂。
3.4 模板工程 钢筋砼结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下几点：①模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致砼裂缝。②模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。③合理掌握拆模时机，拆模时间过早，应保证早龄期砼不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过砼水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。
3.5 砼浇筑 ①砼浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。②加强砼的早期养护，并适度延长养护时间，在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护，在浇水养护有因难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保湿材料等方法。
3.6 设计构造 ①建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。②合理布置纵横墙，纵墙开洞应尽可能小。③控制建筑物有长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。④合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。⑤减少地基的不均匀沉降，除了前述的措施外，在基础设计中可以采取调整基础的埋深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。⑥适当加强基础有刚度和强度。⑦层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝，即使出现了裂缝，也能阻止其进一步发展。⑧正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定应合适，构造要合理，可以和其结构缝合并设置。⑨限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，同样，也可以和其它结构缝合并使用。⑩部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁，以适应窗台的变形，防止窗台处产生竖直裂缝。
3.7 施工技术
①加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。②开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。③合理安排施工顺序。当相邻建（构）筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建（构）筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。
综上分析，钢筋砼结构裂缝应针对成因，贯彻预防为主的原则，加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。 来源: 《建筑中文网》.
关键词：混凝土 裂缝 防范
0 引言
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联某教授的钢筋混凝土强度理论就指出，如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%，在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。而对出现裂缝后，就要分析哪些裂缝是有害裂缝，哪些是无害裂缝，经分析后，对有害裂缝的形成原因和如何处理。
1 钢筋混凝土构筑物裂缝的种类及渗、漏原因
钢筋混凝土渗、漏的主要原因是在其拌合物在浇灌振捣过程中漏振和振捣不密实而产生的毛细孔隙或蜂窝状，在外部水压力的作用下，导致渗、漏现象。
同时，由于设计的原因，如结构的造型尺寸、受力情况、构造等因素考虑不周，也会造成钢筋混凝土结构的渗、漏现象。从以往的实际情况看，钢筋混凝土的裂缝大致可分为以下几种：①混凝土拌合物凝结前的沉降裂缝及干缩裂缝；②混凝土温度应力裂缝；③混凝土自应力裂缝；④混凝土受外力及荷重影响裂缝。
2 裂缝产生的直接原因
2.1 收缩及水化热增加 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，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，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，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。
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结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。
2.4 外加剂的负效应 外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。
2.5 忽略结构约束 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。
2.6 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。
2.7 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(抗拉强度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
3 预防措施
通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服。
3.1 材料选用 ①水泥：应选用水化热较低的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。②粗骨料：宜用表面粗糙、质地坚硬的石料、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及粘土含量不超过规定。③细骨料：宜用颗粒较粗、空隙较小、含泥量较低的中砂。④外掺加料：宜采用减水剂等外加剂，以改善砼工作性能，降低用水量，减少收缩。
3.2 配料 ①配合比设计：应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。②禁止任意增加水泥用量。③配制砼时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀，离析的砼必须重新拌匀后，方可浇筑。
3.3 配筋 钢筋的配置应严格按施工图施工，尤应重视以下各点：①钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。②钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致砼开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂。
3.4 模板工程 钢筋砼结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下几点：①模板构造要合理，以防止模板各杆件间的变形不同而导致砼裂缝。②模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。③合理掌握拆模时机，拆模时间过早，应保证早龄期砼不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过砼水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。
3.5 砼浇筑 ①砼浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度。②加强砼的早期养护，并适度延长养护时间，在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护，在浇水养护有因难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保湿材料等方法。
3.6 设计构造 ①建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。②合理布置纵横墙，纵墙开洞应尽可能小。③控制建筑物有长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。④合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。⑤减少地基的不均匀沉降，除了前述的措施外，在基础设计中可以采取调整基础的埋深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。⑥适当加强基础有刚度和强度。⑦层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝，即使出现了裂缝，也能阻止其进一步发展。⑧正确地设置沉降缝。沉降缝位置和缝宽的选定应合适，构造要合理，可以和其结构缝合并设置。⑨限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，同样，也可以和其它结构缝合并使用。⑩部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁，以适应窗台的变形，防止窗台处产生竖直裂缝。
3.7 施工技术
①加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。②开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。③合理安排施工顺序。当相邻建（构）筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建（构）筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。
综上分析，钢筋砼结构裂缝应针对成因，贯彻预防为主的原则，加强设计施工及使用等方面的管理，确保结构安全和避免不必要的损失。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200910/13344.htm
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