建筑鋼筋混凝土結構裂縫的控制管理

馬剛毅

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

建筑鋼筋混凝土結構是現(xiàn)代建筑中常見的結構形式，具有承載能力強、耐久性好等優(yōu)點。然而，在使用過程中，由于各種因素的綜合作用，鋼筋混凝土結構可能會出現(xiàn)裂縫問題。這些裂縫不僅會影響建筑的美觀性，還可能對結構的安全性和使用壽命造成潛在的威脅。通過科學合理的控制管理措施，可以最大限度地減少裂縫對建筑結構的不良影響，提高結構的使用壽命和安全性。

1 建筑鋼筋混凝土結構裂縫的類型

（1）抗拉裂縫。由于混凝土在受拉時的強度較低，當受到拉力作用時，混凝土可能會發(fā)生裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在梁、柱、板等結構的底部或中部。

（2）抗壓裂縫。當混凝土受到壓力作用時，可能會發(fā)生抗壓裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在柱、墻等結構的頂部或中部。

（3）熱脹冷縮裂縫。由于溫度變化引起的混凝土體積的膨脹和收縮，可能會導致熱脹冷縮裂縫的形成。這種裂縫通常出現(xiàn)在大面積混凝土結構的表面。

（4）沉降裂縫。當建筑物的基礎不均勻沉降時，可能會導致混凝土結構發(fā)生沉降裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在柱、墻等結構的底部。

（5）施工裂縫。在施工過程中，由于施工操作不當或施工質量問題，可能會導致混凝土結構發(fā)生裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在連接處、接縫處或施工縫上。

需要注意的是，裂縫的類型和原因可能會有多種組合，因此在實際情況中，可能會出現(xiàn)多種類型的裂縫。對于建筑鋼筋混凝土結構，及時發(fā)現(xiàn)和修復裂縫是非常重要的，以確保結構的安全和耐久性[1]。

2 建筑鋼筋混凝土結構裂縫成因

2.1 荷載影響

荷載是指施加在建筑結構上的外部力或外部力的影響。不正確的荷載引入和分布可能導致鋼筋混凝土結構的裂縫形成。下面將詳細討論荷載對結構的影響以及建筑鋼筋混凝土結構裂縫的形成原因。

首先，荷載對結構的影響是建筑工程中必須考慮的重要因素。荷載可以分為靜載和動載兩類。靜載荷是指結構所承受的常態(tài)荷載，例如建筑本身的重量和固定物體的負荷。動載荷是指結構所承受的短期或臨時荷載，例如風、地震和人員活動等。這些荷載的作用會導致結構的應力和變形產(chǎn)生變化，從而可能引起裂縫的形成。

其次，荷載對結構裂縫的形成有直接或間接的影響。直接影響是指荷載本身直接作用于結構上，產(chǎn)生應力，進而引起裂縫形成。例如，當建筑承受大的靜載荷或動載荷時，結構的變形會導致局部應力超過材料的強度極限，從而引起裂縫。間接影響是指荷載引起的變形和撓度導致了其他因素的變化，進而導致裂縫形成。例如，結構的變形和撓度可能導致支座的移位或間距變化，進而引起裂縫形成。鋼筋混凝土結構的裂縫形成原因復雜多樣。其中，彎曲裂縫是最常見的類型。荷載引起的彎曲應力是彎曲裂縫形成的根本原因。當荷載施加在結構上時，鋼筋混凝土的梁、柱等構件會發(fā)生彎曲變形，而這種變形會導致構件上出現(xiàn)應力集中，進而引起裂縫形成。另一方面，鋼筋的伸縮變化也可能產(chǎn)生裂縫。當溫度變化或濕度波動導致結構和鋼筋的伸縮時，構件內部出現(xiàn)的應力集中也會導致裂縫形成。

此外，剪切裂縫和拉伸裂縫也會在結構中出現(xiàn)。剪切裂縫通常是由于剪切力的作用導致的。例如，地震或風載荷引起的剪切力可能會造成結構中的剪切應力集中，從而導致裂縫形成。拉伸裂縫是由拉力引起的。例如，某些結構承受的荷載可能會引起結構中的張力集中，進而導致裂縫形成[2]。

2.2 溫度變化

當結構受到高溫熱輻射或火災等熱源的作用時，結構中的混凝土和鋼筋會因為溫度升高而膨脹。這種膨脹會產(chǎn)生內部應力集中，進而導致裂縫的形成。特別是當溫度升高超過混凝土和鋼筋的熱膨脹系數(shù)時，裂縫的形成風險將會更大。當溫度下降時，結構內部的混凝土和鋼筋會收縮，從而產(chǎn)生收縮應力。當收縮應力達到混凝土和鋼筋的承載極限時，就會引起裂縫的形成。這種收縮應力的形成主要是因為混凝土的干燥收縮和溫度收縮造成的。干燥收縮是指混凝土內部水分的蒸發(fā)引起的收縮，而溫度收縮是指混凝土因溫度降低而引起的收縮[3]。

2.3 材料收縮和膨脹

建筑材料在受到溫度變化和水分變化的影響時，會發(fā)生收縮或膨脹，從而導致應力的變化，最終引起裂縫的形成?；炷恋氖湛s是一種重要的裂縫形成原因?；炷猎跐仓螅瑫ㄟ^水化反應形成硬化的水泥石。然而，在水泥石的硬化過程中，會釋放出水分，導致混凝土收縮。這種收縮即為干縮。干縮會產(chǎn)生內部的壓力，當這種壓力大于混凝土的強度時，就會形成裂縫。此外，混凝土的干燥收縮也會導致裂縫的形成。干燥收縮是指混凝土中的水分蒸發(fā)，導致混凝土體積變小而引起的收縮。特別是在干冷條件下，混凝土的干燥收縮更為明顯。溫度變化也會引起材料的膨脹和收縮。當建筑結構受到溫度變化的影響時，結構中的材料，包括混凝土和鋼筋，會發(fā)生熱脹冷縮。這些溫度變化引起的體積變化會導致結構內部產(chǎn)生應力，并最終引起裂縫的形成。特別是當材料的熱膨脹系數(shù)較大時，溫度變化引起的裂縫風險更高[4]。

3 建筑鋼筋混凝土結構裂縫控制方法

3.1 合理化結構設計

3.1.1 斷面設計

建筑鋼筋混凝土結構裂縫控制的一種重要方法是進行合理的斷面設計。斷面設計的目的是確保結構在受到荷載作用下的穩(wěn)定性和持久性，同時減少或控制裂縫的形成。為此，應該根據(jù)結構所受到的彎矩和剪力分布，確定合理的截面形狀和尺寸。通過合理布置和配置鋼筋，以抵抗彎矩和剪力的作用，減小結構的變形和應力集中，從而減少裂縫的發(fā)生。同時，鋼筋的配筋應符合設計要求。根據(jù)結構的荷載和變形要求，確定合適的鋼筋直徑、數(shù)量和布置方式。充分利用鋼筋的強度和剛度，使結構能夠充分發(fā)揮抵抗荷載和變形的能力，避免發(fā)生裂縫。通過合理的混凝土配合比和材料選擇對控制裂縫有重要影響。調整水灰比、使用細骨料、添加適量的減水劑等措施可以提高混凝土的流動性和抗裂性能。此外，選用低收縮水泥、高性能混凝土等也能有效減少混凝土的收縮和膨脹。此外，結構的斷面形狀對于裂縫的控制也很關鍵。合理的選擇截面形狀，可以提高結構的抗彎強度和抗剪強度，減少應力集中，從而減少裂縫的產(chǎn)生。

3.1.2 縫寬控制

建筑鋼筋混凝土結構裂縫控制中的重要一環(huán)是縫寬控制?？p寬是指混凝土結構中裂縫兩側的間隙寬度，可以通過合理的控制縫寬來減少水平和垂直裂縫的發(fā)生和擴展。在進行縫寬控制時，需要在結構設計階段，縫寬的要求應在設計規(guī)范中明確規(guī)定。根據(jù)結構的用途、荷載和變形要求，確定縫寬的允許值，同時考慮結構的安全性和耐久性。同時，合理的施工技術對于縫寬的控制至關重要。應注意以下方面。

（1）澆筑混凝土時應采取合適的施工措施，避免過量的振搗和擠壓，以免使混凝土產(chǎn)生過多的收縮和膨脹。

（2）控制混凝土的初始收縮。在澆筑混凝土后及時進行養(yǎng)護，保持適當?shù)臐穸?，減緩混凝土的收縮速率。

（3）控制混凝土的齡期收縮。齡期收縮是指混凝土在齡期內發(fā)生的由于水分流失而引起的收縮。可以通過添加延緩齡期收縮劑來控制混凝土的齡期收縮。

（4）使用合適的抗裂措施?？梢圆捎美w維增強混凝土、鋼筋布置、增加收縮縫等抗裂措施，增加結構的抗裂能力。

（5）施工質量控制。在施工過程中，需要嚴格控制混凝土的配合比、澆筑質量和養(yǎng)護條件，避免質量差、收縮大的混凝土。同時，在鋼筋的布置和連接、模板的安裝等方面也需要嚴格按照設計要求進行施工，確保結構的完整性和穩(wěn)定性。

3.2 施工方法和質量控制

3.2.1 混凝土澆筑與養(yǎng)護

在澆筑混凝土前，要檢查模板及支撐的安裝是否符合要求，確保模板的穩(wěn)固性?；炷恋呐浜媳取嚢钑r間、澆注速度和振搗等操作要符合設計要求，并進行稠化控制，防止混凝土脫水分和漿體分層。需要根據(jù)施工條件合理控制澆筑溫度。在高溫季節(jié)，可采用措施控制混凝土溫度的升高，如降低水泥用量、采用適當?shù)睦鋮s措施等。在低溫季節(jié)，應避免混凝土的凍結?；炷翝仓髴皶r進行養(yǎng)護，保持適當?shù)臐穸取１窨梢圆捎酶采w薄膜、噴水、施加濕漿等方式，防止混凝土過早失水和收縮引起的裂縫。在建筑鋼筋混凝土結構裂縫控制過程中，需要鋼筋的布置應符合設計要求，能夠吸收和承受外部荷載的變形。鋼筋的密度和直徑可以根據(jù)需要進行調整，增加混凝土的抗裂能力。在混凝土結構中設置合適的收縮縫，能夠吸收結構的收縮變形，減小混凝土結構的應力。收縮縫的布置和尺寸需符合設計規(guī)范，并合理安排施工順序。此外，適當?shù)慕档突炷两Y構的溫度可以減少溫度應力和熱裂縫的發(fā)生?？梢酝ㄟ^合理隔離和降溫技術來降低結構的溫度?？梢圆捎美w維增強混凝土、抗裂劑等措施來增加混凝土的抗裂能力，減少裂縫的發(fā)生和擴展[5]。

3.2.2 鋼筋安裝和處理

在此環(huán)節(jié)中，需要選擇質量良好的鋼筋材料，確保符合設計要求和相關標準。要檢查鋼筋的表面是否有銹蝕、油污等缺陷，避免使用有明顯缺陷的鋼筋。在進行鋼筋安裝前，要檢查模板尺寸和位置是否符合設計要求。在安裝鋼筋過程中，要保證鋼筋的正確放置位置和間距，并進行正確的焊接、連接和固定。同時，在進行混凝土澆筑之前，要對鋼筋進行預處理，包括除銹、清潔和保護涂層等。預處理可以去除鋼筋表面的銹蝕物和污垢，提高鋼筋與混凝土的黏結性和耐久性。在建筑鋼筋混凝土結構裂縫控制過程中，混凝土在硬化和干燥過程中會發(fā)生收縮和膨脹，容易引起裂縫。通過合理控制混凝土的配合比、控制水膠比和添加適當?shù)耐饧觿梢钥刂苹炷恋氖湛s和膨脹，減少裂縫的發(fā)生。同時，混凝土與鋼筋的黏結能力直接影響結構的抗裂性能?？梢圆捎眠m當?shù)酿そY增強材料，如黏結劑和黏合劑，來增強混凝土與鋼筋之間的黏結強度。在鋼筋混凝土結構中設置適當?shù)氖湛s縫和伸縮縫，能夠吸收混凝土的收縮和擴張變形，減少應力集中，降低裂縫的風險?？墒褂美w維增強混凝土、抗裂劑等措施來增加混凝土的抗裂能力，減少裂縫的形成和擴展。

3.2.3 溫度和濕度控制

混凝土澆筑時的溫度要控制在適宜范圍內，避免過高或過低的溫度。過高的溫度會導致混凝土的水分過快蒸發(fā)，引起收縮排水，從而增加裂縫的風險。過低的溫度則會影響混凝土的正常硬化。通過添加防凍劑、加熱和絕熱措施等，可以控制混凝土的初凝和終凝時間，降低溫度對混凝土的影響，減少裂縫的發(fā)生。在進行濕度控制時，當混凝土澆筑后，要及時進行保濕措施，保持混凝土表面的水分，防止過早干燥。過早干燥會導致混凝土收縮過快，增加裂縫的風險。室內濕度的控制對于混凝土結構的裂縫控制也非常重要。設備通風和調節(jié)濕度的設備，如除濕機和空調等，可以控制室內濕度，減少混凝土受潮和干燥的影響。施工速度要適中，避免過快或過慢。過快的施工速度會導致混凝土局部過熱、收縮過快，增加裂縫的風險。過慢的施工速度則會導致混凝土部分干燥、局部收縮，同樣增加裂縫的風險。通過使用抗裂材料，如抗裂纖維、抗裂劑等，可以增加混凝土的抗裂能力，減少裂縫的形成和擴展。

3.3 結構監(jiān)測與維護

在裂縫控制過程中，應該定期對建筑結構進行檢查，包括觀察和記錄裂縫狀況、測量結構變形和位移等。通過定期檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)和處理存在的問題，避免裂縫擴展和結構安全隱患。可以使用結構監(jiān)測儀器，如應變計、位移計、裂縫計等，實時監(jiān)測結構的變形和裂縫情況，以及環(huán)境的溫度和濕度等因素。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于分析結構的變形情況，判斷結構的穩(wěn)定性和安全性，通過調整維護措施降低結構的裂縫風險。在進行建筑鋼筋混凝土結構維護過程中，合理的設計與施工：在結構設計時，應根據(jù)預計的溫度和濕度變化，合理設計伸縮縫，以容納混凝土的收縮與膨脹，減少裂縫的形成。同時，在施工過程中，應嚴格控制混凝土的澆筑質量，確?；炷恋膹姸群兔軐嵍?，避免空鼓和孔洞等質量問題導致結構裂縫的發(fā)生。在施工期間，要控制施工場地的溫度和濕度，避免快速干燥或過度濕潤的情況，以減少混凝土的收縮和膨脹。在使用期間，可通過加裝隔熱層、保持室內適宜的溫度和濕度等方式，降低結構的溫濕度變化，減少裂縫風險。

4 結語

總而言之，建筑鋼筋混凝土結構裂縫的控制管理需要多方面的努力。只有在設計、施工、監(jiān)測和維護等各個環(huán)節(jié)都采取有效措施，才能確保結構的安全可靠，延長其使用壽命。我們應該高度重視裂縫控制管理工作，為建筑安全可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。