刍议钢筋砼结构变形裂缝的成因及其控制

摘要：在钢筋砼结构领域，存在着一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题。裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种作用效应，钢筋混凝土结构中的裂缝是较难避免的。针对钢筋混凝土结构中出现的裂缝问题，从设计，荷载，原材料，施工等方面对产生裂缝的各种因素进行分析，并提出预控措施。

关键词荷载 施工 温度变化 结构 结构裂缝 裂缝控制

中图分类号：TU392.2 文献标识码：A文章编号：

由于混凝土的组成材料和微观构造不同以及受环境影响的不同，混凝土产生裂缝的原因很复杂。在这些钢筋混凝土结构中，结构的裂缝问题，是一个相当普遍的质量问题，严重的已影响到工程的使用和安全，是一个需要探讨和解决的技术难题。近年来，尽管裂缝问题引起了业界重视，但仍未得到很好解决。

一、裂缝的种类和成因

（一）温度裂缝

混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥释放大量的水化热，在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力；外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。

（二）沉陷（塑性）收缩裂缝

这种裂缝产生的原因是流动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1～3h出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。

（（三）冻胀引起的裂缝

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，使混凝土出现裂缝。

（四）材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可导致结构出现裂缝。

水泥安定性不良，过期受潮，含碱量较高；骨料粒径超标、级配不良、杂质含量超标等而影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大；采用氯化物等杂质含量较高的拌和水及含碱的外加剂等均可能影响结构出现裂缝。

（五）施工引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、制作、拆模、运输、吊装等过程中，若施工不规范，工艺不合理，则容易产生各种裂缝。

二、对钢筋混凝土结构变形作用引起的裂缝可采取的控制措施

（一）温度裂缝的控制措施

混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。因此控制大体积混凝土温度裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温差。

1．宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸水泥，充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。大量试验研究和实践表明，每m3混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。

2．掺加粉煤灰和外加剂。在满足强度等设计指标要求的情况下，掺加原状或磨细粉煤灰，可以降低混凝土中水化热，减少绝热条件下的温升，提高混凝土的后期强度及抗裂能力，效果非常显著。试验表明：掺加20%粉煤灰的水泥混凝土，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加剂由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，从而减少温度裂缝发生的可能性。

3．控制混凝土出机温度和浇筑温度。最有效的办法是降低石子温度，混凝土中石子比热最小，但每m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。

4．改进振捣工艺和养护工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振捣，可排除混凝土因泌水在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。

混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件下，是一个十分重要和关键的工作。养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境相对湿度越低，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。同时在潮湿的条件下，可使水泥水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。

（二）沉陷（塑性）收缩裂缝的控制措施

1．要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足浇筑要求时，尽可减少坍落度。

2．混凝土搅拌时间适当，过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。

3．混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。

（三）原材料及配比的控制

1．水泥品种的选用和水泥用量的控制

选择低水化热水泥和在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量是有效降低水化热，减少混凝土内外温差而出现裂缝的有效途径。比如选择矿渣硅酸盐、普通硅酸盐等低水化热水泥。

2．掺合料和外加剂

粉煤灰具有减水、作用，能改善混凝土的粘聚性和流动性，减少水泥用量降低水化热，减少混凝土收缩。大量研究实践表明在泵送混凝土中掺入适量高等级的粉煤灰能替代部分水泥。

选用具有减水、增强和缓凝的外加剂，可提高混凝土的流动性、粘聚性及泵送性能。实践表明采用高效减水剂能提高混凝土的泵送性能，降低用水量和水泥用量，降低水化热，减少温度裂缝。

3．骨料的选择

增大粗骨料的比例并保证粗骨料有良好的级配，减少骨料的孔隙率，可以减少胶结材料数量，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能，以保证板面混凝土的整体性，防止裂缝出现。

4．水灰比的控制

由于商品混凝土生产厂家为便于混凝土的运输和泵送，往往会增大用水量，造成混凝土水灰比和坍落度过大，引起混凝土表面浮浆过厚，产生干缩裂缝和沉陷裂缝，因此严格控制混凝土的水灰比是解决混凝土裂缝最有效途径之一。

三、结论

钢筋混凝土结构裂缝的控制是一个综合性的课题，需要设计、监理、施工及使用方等各方的重视和多方面的努力。随着当今对混凝土耐久性研究的不断深入，材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到解决。

变形作用引起的钢筋混凝土裂缝是钢筋混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑结构的抗渗能力，影响建筑结构的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑结构的承载能力，因此要对钢筋混凝土变形作用引起的裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的控制措施来预防裂缝的出现、发展。