關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗裂問題解決措施探討

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑業(yè)也得到了前所沒有進(jìn)步空間，因此，建筑業(yè)混凝土裂縫是混凝土的使用中普遍存在的現(xiàn)象，混凝土裂縫的出現(xiàn)會(huì)對(duì)其整體結(jié)構(gòu)及性能造成不利影響。因此在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要著重預(yù)防混凝土開裂的現(xiàn)象。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)主要探討了造成混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因，并提出了幾點(diǎn)有效防止混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗裂；措施

前言：

混凝土是把集料膠用膠凝材料合成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱?；炷炼嘤缮?、石、水及其他有機(jī)或無機(jī)的膠結(jié)料組成，具有原料豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到土木工程當(dāng)中。但是由于混凝土自身極限拉伸變形幅度小，很容易出現(xiàn)變形、裂縫等現(xiàn)象，不僅大大降低了混凝土的承載能力，而且影響建筑物的外觀和使用壽命，甚至有可能危害到人的健康和生命。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要采取有效措施，預(yù)防混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

一、混凝土裂縫形成的原因

混凝土裂縫有幾種不同的表現(xiàn)形式，大體可分為干縮裂縫、塑性裂縫、不均勻沉陷裂縫及溫度裂縫，具體如下：

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫處于混凝土表層，呈縱橫交錯(cuò)狀分布，紋路較細(xì)。這種裂縫多出現(xiàn)于混凝土結(jié)構(gòu)的變截面處，或是大面積混凝土的平面部位，裂縫的大小隨著溫度及濕度的變換而不斷發(fā)展。干縮裂縫的產(chǎn)生原因是混凝土成型后，由于保護(hù)措施采取不當(dāng)，使其表面的水分快速蒸發(fā)，體積也迅速收縮，但是因?yàn)閮?nèi)部水分蒸發(fā)慢，體積收縮小，致使表面體積的收縮收到阻礙，產(chǎn)生了拉應(yīng)力，使得地基或墊層約束了體積的收縮，混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫的現(xiàn)象。

1.2 塑性裂縫

塑性裂縫是較為常見的混凝土裂縫形式，一般出現(xiàn)于混凝土結(jié)構(gòu)表面，裂縫的長(zhǎng)短不一且沒有固定形狀，每個(gè)裂縫間互不相連。這種裂縫形成于混凝土澆筑后四小時(shí)左右，混凝土的溫度與周邊環(huán)境溫度相差過多，表面的水分蒸發(fā)快，使得混凝土的體積快速收縮。由于早期混凝土的強(qiáng)度低，無法抵抗變形應(yīng)力，就會(huì)出現(xiàn)塑性裂縫。

1.3 不均勻沉陷裂縫

這種裂縫大都是貫穿性裂縫，受沉陷情況的影響，出現(xiàn)的部位也不同，但是一般都以與地面垂直或呈30~45。角的方向發(fā)展，且裂縫的寬度不易受溫度的影響而變化。混凝土產(chǎn)生不均勻沉陷裂縫的原因是在混凝土澆筑前，未對(duì)結(jié)構(gòu)下的地基進(jìn)行夯實(shí)和加固處理，致使?jié)仓炷梁螅鼗a(chǎn)生不均勻沉降，將混凝土拱出裂縫。

1.4 溫度裂縫

溫度裂縫的分布及走向沒有規(guī)律可循，這種裂縫主要出現(xiàn)于施工時(shí)期，裂縫的寬度沿全長(zhǎng)的變換不大，但是受溫度的影響較大，夏季裂縫較窄，冬季較寬。溫度裂縫的產(chǎn)生原因是混凝土基礎(chǔ)澆筑后，硬化時(shí)會(huì)釋放出大量的熱，使得內(nèi)部溫度急劇上升，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部溫差過大，表面因溫度的變換而產(chǎn)生較大的降溫收縮，產(chǎn)生的拉應(yīng)力造成抗拉強(qiáng)度和彈性模量較低的初期混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗裂措施

2.1 選用正確的混凝土原材料

混凝土摻入過多的水泥或用水量過大，使用的粗骨料少，振搗不良等都容易導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，因此選用正確的混凝土原料很重要。從20 世紀(jì)初期開始，就有了往混凝土中摻入火山灰以減小水化放熱現(xiàn)象的辦法；到了20 世紀(jì)30 年代，低熱水泥被逐漸應(yīng)用到混凝土的制造中。所以，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，可選擇水熱化低、收縮量小的水泥，一般采用粉煤灰水泥和礦渣硅酸鹽水泥，并嚴(yán)格控制水和灰的比例，盡量少的使用水和水泥，并添加適量的外加劑，這樣就可以有效減少混凝土開裂的現(xiàn)象。

2.2 加強(qiáng)混凝土的承載力

混凝土自身的承載力雖然很強(qiáng)，但是隨著時(shí)間的推移及周圍環(huán)境的影響，很容易受到風(fēng)化和侵蝕，久而久之，其承載力會(huì)慢慢下降，混凝土承載力的降低也是引起開裂的主要原因。因此，在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮混凝土的劣化情況，根據(jù)混凝土的具體使用場(chǎng)合加強(qiáng)對(duì)混凝土的安全儲(chǔ)備，以保證混凝土結(jié)構(gòu)在以后的使用中更安全、更耐久，進(jìn)而防止裂縫的出現(xiàn)。

2.3 減小地基的不均勻沉降

除混凝土自身原因外，地基的不均勻沉降也可使硬化后的混凝土產(chǎn)生裂縫。因此在澆筑混凝土之前，要加強(qiáng)地基基礎(chǔ)的整體性能，以減小因地基的不均勻沉降對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，以獨(dú)立基礎(chǔ)為例，可采用設(shè)置拉梁、使用筏板或箱型基礎(chǔ)等辦法。地基的不均勻沉降是由土地本身的軟硬程度不均造成的，因此可對(duì)較為松軟的土質(zhì)進(jìn)行重分的夯實(shí)和加固，還可采取加大基礎(chǔ)底面積或?qū)⒕植康耐翐Q掉等措施。

2.4 管線預(yù)埋處的抗裂處理

管線預(yù)埋處若處理不當(dāng)，很容易造成混凝土出現(xiàn)裂縫的情況，因此在對(duì)管線進(jìn)行敷設(shè)時(shí)，可增加一些與管線相互垂直的鋼筋網(wǎng)片，要盡量避免管線的立體交叉穿越。對(duì)于多根管線的集聚處，可采用放射狀分布方式，盡量不使用緊密的平行排列，以保障管線底部的混凝土振搗密實(shí)。

2.5 設(shè)置后澆帶

對(duì)于有些超長(zhǎng)建筑物來說，為了不影響建筑物的外部美觀和其使用功能，一般不在建筑物上設(shè)伸縮縫，這就導(dǎo)致混凝土的收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形和裂縫，對(duì)于這種情況，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要合理設(shè)置后澆帶，即每隔30~45m左右設(shè)置一道，于混凝土澆筑45~60d 后澆筑。

2.6 其他綜合保護(hù)措施

為提升混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性能，除上述幾點(diǎn)預(yù)防措施外，還需要做好其他綜合保護(hù)措施，這里以鋼筋混凝土為例。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土與鋼筋以一定配比相結(jié)合，共同工作。因此，足夠的配筋是加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)承載力的首要條件，鋼筋在混凝土中的錨固是混凝土與鋼筋能夠共同工作的重要保證。為了有效降低溫度應(yīng)力對(duì)混凝土產(chǎn)生的不利影響，在對(duì)受力鋼筋進(jìn)行配筋時(shí)，可采用雙層雙向的辦法，或在受力鋼筋外側(cè)增加雙層雙向的鋼筋網(wǎng)片，另外，要合理控制鋼筋間的距離（一般以不超過15cm為最佳）。在制造鋼筋混凝土的過程中，要將鋼筋表面的泥污、油污或銹漬去除干凈，使鋼筋與混凝土能夠更好的結(jié)合，保證混凝土對(duì)鋼筋的握裹力。由于如果鋼筋表面的污染物未處理干凈，使包裹鋼筋的混凝土堿性降低，失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，那么鋼筋就容易受到銹蝕，鋼筋的銹蝕物發(fā)生膨脹，導(dǎo)致混凝土所受拉應(yīng)力超過其極限拉應(yīng)變值，使混凝土沿鋼筋走向出現(xiàn)裂縫。隨著鋼筋表面銹蝕越來越嚴(yán)重，混凝土裂縫也會(huì)越來越大，這就會(huì)導(dǎo)致混凝土整體結(jié)構(gòu)承載力下降，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全。對(duì)于這種情況，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，在鋼筋外部設(shè)立較厚的保護(hù)層，這樣可以有效使鋼筋與外界相隔絕，降低鋼筋銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)，減少混凝土出現(xiàn)裂縫的情況。

混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象不可避免，因此在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的裂縫制定好相應(yīng)的預(yù)防措施，盡量減少混凝土開裂的情況，確保構(gòu)件穩(wěn)定工作，使建筑物的安全及使用壽命得到保障。

三、結(jié)束語

總之，混凝土裂縫是一種常見的現(xiàn)象，這些裂縫不僅會(huì)影響混凝土的承載力，而且會(huì)縮短建筑物的使用壽命。所以，設(shè)計(jì)單位要對(duì)混凝土可能會(huì)出現(xiàn)的裂縫問題引起足夠的重視，并采取科學(xué)有效的措施提升混凝土的抗裂性能，盡量預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，以確保建筑物的安全性和耐久性。

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