关于混凝土裂缝问题的探求

【摘要】混凝土出现裂缝是一个普遍的问题，作为一个建筑工作者，对混凝土裂缝的认识是一件非常重要的事，本文通过对混凝土裂缝问题特别是混凝土水池的裂缝问题加以阐述、分析和总结，为更好、更安全的进行结构设计提供参考。

【关键词】混凝土；裂缝；水池；温度应力

一、裂缝形成的原因及危害

混凝土因其取材广泛，价格低廉，抗压强度高，可浇注成各种形状，并且耐火性好，不易风化，养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。但是，混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他材料经不同配合比混合后，继而浇筑养护，最后硬化成型的材料，所以硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙及裂缝。大量的工程和实践理论分析也表明，钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（缝宽

二、裂缝的预防

一般来说，设计中要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力，这可以通过以下几种措施来预防：

（1）增配构造筋提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间；

（2）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施；

（3）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸；

（4）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距20～30m，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

三、钢筋混凝土水池裂缝的类型及措施

在工作中，也实际接触到了一些设计案例，特别是关于钢筋混凝土水池的设计。钢筋混凝土水池的渗漏多由裂缝开始，裂缝的预防和控制，是钢筋混凝土水池设计中的要点。水池产生裂缝的原因多种多样，与设计、施工、使用过程中的诸多因素均有关联。水池设计中的裂缝控制从完整准确收集相关的基础资料开始，到采用合理的结构受力体系、准确细致的分析计算、全面可靠的结构截面设计与构造措施、对施工养护阶段的技术要求，直至复核出图，最终实现设计全过程的裂缝控制。

1. 荷载引起混凝土出现裂缝。

结构在外部荷载（各种恒、活载；水、土压力；地基反力等）作用下，因受力性能不足，产生了过大变形，使裂缝发生并发展为破坏性裂缝。所以，在设计中要正确采用基础资料；周全考虑水池在各种工况下的水位变化、空满情况、地质资料、水温及气温等各种环境参数；内力计算不能出现失误，特别是变形控制点、应力集中点以及构件对内力分配影响的准确把握。具体要做到以下几点：

（1）基础梁、板计算时采用的地基假定是否合理。应根据各种假定的适用条件，采用与实际情况最为接近的理论进行计算。

（2）支座假定是否合理。池体顶板、壁板、底板连接部位的支承条件决定了各构件的支座假定，采用合理的支座假定才能据此计算出正确的内力分布。

（3）荷载最不利组合是否选择正确。一般比较容易疏漏的是施工、试水、检修阶段的荷载组合。

（4）极端温（湿）差出现的部位及取值是否有误等。

2. 混凝土收缩和温湿差变形造成裂缝

混凝土在其硬化期间放出的大量水化热，使得混凝土结构内部的温度不断上升，以致在结构表面引起拉应力；在其后期的降温收缩过程中，又由于受到支座及周边混凝土的约束而在混凝土结构中出现拉应力。此类造成混凝土结构温度应力的原因，在水池设计中一般表现为壁面温（湿）差。这种壁面温（湿）差应作为一种荷载作用，在结构设计中应进行相应的结构裂缝验算。此类裂缝的控制首先应根据规范规定，严格掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，同时对混凝土灌筑和养护提出设计要求。另外，对大型水池可采取设伸缩缝、掺添加剂和设加强带、后浇带等措施。

3. 由于构造不良造成的裂缝。

有关水池结构的节点等细部构造要求在《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》[3]中有明确的规定。设计时应注意使水池结构的整体满足结构选型及布置的合理性外，同时还应保证所采用的水池结构的计算模型与水池的实际受力状态一致，这就需要通过构造措施来实现。所以，在设计中要采用正确的构造措施，避免在结构中形成薄弱部位以致产生破坏性裂缝。

裂缝控制通过抗裂度验算、裂缝开展宽度验算和构造措施来实现。设计时一般先根据强度计算结果初步确定配筋，然后进行裂缝宽度验算。在水池结构中，根据水池的盛水性质（清、污水）及其使用功能，最大裂缝宽度一般应控制在0.2mm或0.25mm。进行验算时，可归纳出一些在相同配筋率下有利于裂缝控制的因素。例如，采用直径较细的钢筋，或较高抗拉强度的混凝土等。

综上所述，水池设计中的裂缝控制贯穿设计的整个过程。从完整准确收集相关的基础资料开始，到采用合理的结构受力体系、准确细致的分析计算、全面可靠的结构截面设计与构造措施，直至最后的复核出图，对实现设计全过程的裂缝控制都非常重要。同时，设计中也要对材料的使用和水池的施工养护提出明确要求，以避免由此引发裂缝。在设计中只有尽可能多地考虑到裂缝可能产生的因素，并通过各种措施消除隐患，才能最大限度地避免水池产生破坏性的裂缝。

四、结论

混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量，在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施，尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量，使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。

参考文献：

[1]沈蒲生.混凝土结构设计.高等教育出版社，2003。

[2]东南大学.混凝土结构.中国建筑工业出版社，2005。

[3]中华人民共和国石油化工行业标准，SH/T3132-2002.石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范.中华人民共和国国家经济贸易委员会，2003。