浅析钢筋混凝土裂缝成因及其设计方面的控制措施

摘 要：文章主要介绍了土木工程的快速发展，同时分析了钢筋混凝土的裂缝成因，指出了建筑物的破坏与坍塌的主要成因：混凝土裂缝。最后着重强调认清钢筋混凝土裂缝成因，以及在设计方面加以有效的控制措施，以保障钢筋混凝土结构的质量，从而提高工程质量。

关键词：混凝土裂缝 混凝土裂缝成因 有效的控制措施

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0068-01

随着社会经济的发展，建筑行业在近年来的发展也是突飞猛进，在土木工程中，钢筋混凝土结构的使用也得到大量使用。钢筋混凝土的使用不仅使得结构工程的工期和工程质量得到明显的改善，而且也是现代建筑业发展的必然趋势。但是混凝土结构从诞生就伴随着一个很严重的技术问题：混凝土裂缝。混凝土裂缝是一个很普通的技术问题，但是正是这样一个简单的、十分平常的技术问题，却给工程质量带来了潜在的安全质量隐患。因为很多工程建筑物的破坏与倒塌大多是从其混凝土裂缝的扩展开始的，混凝土裂缝问题已经成为日趋严重的工程质量和结构安全隐患的严重问题。因此，作为工程技术人员和管理人员，认清并有效的控制钢筋混凝土结构的裂缝成因问题，是我们亟待解决的一个重要课题。如何正确认识钢筋混凝土的裂缝成因，并且从设计方面加以控制，是我们研究的重点。

1 钢筋混凝土结构裂缝的成因分析及其危害

裂缝是混凝土结构最为常见的缺陷，。从裂缝宽度来分，有微裂缝和宏观裂缝。一般混凝土材料中产生宽度小于0.05 mm的裂缝属于微裂缝，它是不可避免的，是混凝土材料固有的一种物理性质。但在实际过程中，混凝土在外界荷载的作用下，或是由于温度、干缩、施工工艺、钢筋锈蚀等影响，这些裂缝就开始扩展并慢慢逐渐贯通，从而出现较大的肉眼可见的宏观裂缝，这种裂缝一般宽度大于0.05 mm，这些裂缝的出现会对工程质量造成严重的损害，也会大大减少建筑物的使用寿命。因此，尽量减少混凝土出现裂缝，是保证工程质量的一个重要保障。所以分析混凝土出现裂缝的原因就显得尤为重要。通常来说，混凝土裂缝的出现是由于混凝土发生体积变化时受到约束，或者是由于荷载作用，在混凝土内引起过大的拉应力（或拉变形）而引起的。这个是引起混凝土宏观裂缝的主要原因。在大多数情况下，混凝土出现可见的宏观裂缝只会损害结构的外观。

通常而言，混凝土的微观裂缝则为一般混凝土所固有，因为混凝土是由水泥浆体水化硬化后的水泥石与砂、石骨料组成，它们的物理力学性能并不一致，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而混凝土中的骨料则限制了水泥浆体的自由收缩，这种约束.作用使混凝土内部从硬化开始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。

我们不能忽视微观裂缝的严重性，因为正是这些微裂缝的存在，才会由量变引起质变，最后造成严重的工程事故。究其原因，主要是因为即使没有外部荷载作用，或者即使混凝土发生体积变化时没有受到外部的约束，混凝土内部已经有了微裂缝，但是这些微裂缝在不大的外力或变形作用下是相对比较稳定的，而当外力或变形作用较大时，这些粘结面上微裂缝就会发展，当外力或变形作用更大时，微裂缝就会扩展穿过硬化后的水泥石，逐渐发展成可见的宏观裂缝。到这个时候，混凝土裂缝的补救已经是徒劳的了。

混凝土裂缝的危害是相当大的。但是大多数轻微细小的宏观裂缝，对工程结构的承载能力、使用功能和耐久性不会有太大的影响，只是有损结构物的外观，引起对工程质量的疑虑。只有当可见的宏观裂缝较宽较深时，才会影响结构的抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，从而损害工程结构的承载能力、使用功能和耐久性。

2 从设计方面有效控制混凝土结构质量，保障工程建筑物使用寿命

混凝土结构产生裂缝不外乎是由于混凝土原材料质量低劣、配合比选定不当；或是由于施工过程的施工方法有误或工艺欠佳；或是由于设计有误；或对温度变化和混凝土收缩产生的拉应力估计不足等诸多原因造成的。因此，我们应当从设计的源头加以有效控制，从而保证混凝土的质量。

首先，从许多工程实例来看，引起裂缝的首要原因是混凝土的收缩。因此，一旦混凝土构件的设计不合理，混凝土的收缩所引起其构件的约束应力超过一定程度时，必然引起构件的开裂。混凝土的温度收缩是引起裂缝的一个重要原因。因此，我们在选择配料时，一定要严格把关。水泥一定要选择水化热较低的水泥，检验安定性不合格的水泥绝对不能使用。混凝土温升的热源是水泥水化热，故选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。例如，选用掺混合材的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等等，据资料显示，某粉煤灰3 d、7 d水化热分别为11.7 kJ/g和20.5 kJ/g用它分别取代20%、40%、60%、80%的水泥，水化热3 d分别下降到原来的75.1%、72.8%、54.6%、31.4%，7 d分别下降到原来的80.7%、69.2%、52.7%、31.8%。用比表面积400 m2/kg的矿渣粉取代35%的普通水泥，3 d水化热235 kJ/kg下降160 kJ/kg，水化热减少了31.9%。因此就减少水化热来说，选用掺混合材的水泥是非常必要及有效的。其次，正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热数量、降低工程成本也是非常重要的。骨料的质量如何，直接关系到混凝土的质量。所以，骨料中不应含有超量的粘土、淤泥、粉屑、有机物及其他有害物质，其含量不能超过规定的数值。骨料的选用应根据就地取材的原则，首先考虑选用生产成本低、质量优良的天然砂石料。选料必须达到国家规定标准：粗骨料粒径级配合理、空隙小、质地坚硬和无碱性反应的有害杂质。细骨料应选用中砂，粒径粗、空隙较小、含泥量极少的干净砂，建议加外掺料，如：粉煤灰、膨胀剂、减水剂等，改善混凝土强度、降低用水量、减少收缩开裂。严格控制砂的粒径配制及含泥量在设计范围内。

其次，混凝土的配合比不当也容易引起裂缝。混凝土的强度对水灰比的变化非常敏感，基本上是水和水泥份量变动而引起强度变化的叠加。经有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10%，混凝土收缩增加5%左右；水泥用量不变时，用水量每增加10%，混凝土强度降低20%左右，混凝土与钢筋的粘结力降低10%左右。因此，水灰比对混凝土强度有决定性的影响。 故在浇筑前，严格控制混凝土的水灰比和坍落度就显得尤为重要。

3 结论

文章从钢筋混凝土的裂缝成因分析入手，分析了钢筋混凝土出现裂缝的宏观原因和微观原因，分析了裂缝对建筑物的危害，以及提出了如何在设计阶段对钢筋混凝土裂缝形成加以有效控制，主要从选料、水泥的选用以及骨料的选择和配筋的合理设计等方面加以阐述，最后强调了做好合理设计，确保混凝土工程质量，从而减少裂缝出现的可能性，以保证工程使用性能。

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