鋼筋混凝土結構裂縫控制的綜合方法
發布時間：2010-01-14 共2頁
現代工程建設的規模日趨宏，結構形式日趨復雜，施工工藝發生了巨的變化，人們對建筑質量的要求日趨嚴格，在這種建筑形勢下工程結構的裂縫問題變得日趨突出。現代工程建設的規模日趨宏，結構形式日趨復雜，施工工藝發生了巨的變化，人們對建筑質量的要求日趨嚴格，在這種建筑形勢下工程結構的裂縫問題變得日趨突出。
結構物的裂縫是具有相當普遍性的技術難題，對于混凝土結構、鋼筋混凝土結構、磚石結構、磚混結構、鋼結構等具有同等重要性。早自三十年代起，許多專家學者應用斷裂力學理論解決與處理工程問題，自五十年代以后又有專家學者試用物理力學方法從分子結構的微觀作用來探索宏觀結構材料強度問題。在混凝土、鋼筋混凝土結構以及磚石結構方面仍然采用建筑力學的方法（材料力學、結構力學、彈性力學）即假定材料是均質、彈性、各向同性等。計算中材料的本構關系是采用試驗室的實驗結果，因此這發球半經驗半理論的方法。斷裂力學在較為均質的結構材料領域作出了巨的貢獻
在鋼筋混凝土結構及磚石結構領域應用何種方法進行具有成效的研究，還是一個值得深入探討的問題，根據本文作者多年從事工程裂縫處理的實際經驗：
工程裂縫問題是具有高度綜合性質的復雜問題，它涉及到結構形式，材料及其組合，施工工藝，地基基礎以及周圍環境（溫度、濕度、風速、化學腐蝕等），而且所有這些參數都與時間有關
1. 體積混凝土的定義
任意體量的混凝土，其尺寸的小足以使人們必須采取措施控制由于變形作用（溫度、濕度等）引起裂縫的混凝土結構稱為體積混凝土。作者認為過去以厚度為單一的依據已顯不足，雖然厚度只有數厘米的薄壁結構，水化熱已沒有意義，但收縮裂縫已顯得十分突出，因此，此處“體積”是一考慮溫度收縮裂縫的代名詞，這樣的定義與ACI——116R國際定義接機。
2. 結構因素
工程結構的設計應對結構的約束作用有充分的了解。結構物的變形有三種：自由變形、約束變形和實際變形，其中只有約束變形產生約束應力。約束變形（約束應力）超過建筑材料的極限拉伸（抗拉強度），便引起裂縫。
變形作用引起的作用力有最值，設計者可以采取“抗與敵”或“抗放兼施”進行結構形式的設計。如何根據結構具體條件選用上述哪一種合適的方法和理論的良好結合，留伸縮縫與不留神伸縮的方法都對放為主或抗為主的方法。
結構所受到的外部作用分為：外荷載（靜動荷載）是第一類荷載；其次是十分重要的外部作用是變形作用即第二類“荷載”，變形作用包括溫度、濕度、地基差異沉降（膨脹）。對變形作用的研究還很不夠。
作結構裂縫分析，首先應當注意第一類荷載引起的裂縫的可能，特別值得注意的是那些自重荷載超過設計承載力約30%的結構拆模后發現0.1mm左右的裂縫是正常的結構受力狀態。當結構的極限承載力取決于抗拉、搞剪和穩定條件時變形作用引起的裂縫對結構的極限承載力的影響是不允許忽視的，常說“溫度收縮裂縫沒關系”是不全面的，有時誤事。
從工程經驗中知道混凝土底板對墻的約束系數Cx比地基對混凝土底板的約束系數約100倍，故地基上混凝土底板的裂縫率極低，而長墻的裂縫率極高，在國際上也尚未解決，因此在我國受混凝土基礎約束長墻出現輕微的豎向裂縫是可以諒解的，經略加處理仍然滿足設計施工要求，不宜據此降低評級標準。
設計時注意構造配筋十分重要，目前國內設計對此都不夠重視，對結構抗裂影響很，對連續式梁板不宜采用分離式配筋，孔洞處配加強，對混凝土腰部增配構造鋼筋，構造鋼筋的直徑由8mm~14mm，間距100mm~200mm，視情況而定。
對于混凝土的強度等級，盡量在水平結構中，如梁、板、墻等，用低檔強度C25~C35，利用后期強度R60.
3. 材料因素
在混凝土強度等級既定條件下，攪拌站根據混凝土級配國家行業標準及當地的條件進行優選，盡可能降低水泥用量，降低水灰比，降低含砂率，增加細度模數及粗骨料粒徑，在混凝土中適當摻量的究煤灰對降水化熱，提高和易性降低堿骨料反應等都有好處。應開展各種材料及級配，收縮性能的實驗時間不應低于一年。對于砼的出罐坍落度及現場坍度應進行嚴格的試驗和施工時的控制不宜產生坍落度越越方便的誤導。宜開展除抗壓強度試驗外的抗拉強度進行試驗研究，以有利于選擇抗裂性較高的混凝土級配。嚴格對外加劑的稱量進行經常性的檢驗，預防失常。對水泥及骨料的化學分析應進行復核。
4. 施工因素
施工單位應在混凝土澆注前作詳細的混凝土澆灌施工組織設計，并協調攪拌站、監理、設計及甲方管理部門組成混凝土澆灌領導小組，對混凝土的澆灌、振搗、養護及坍落度控制作出技術方案，并嚴格執行，特別是對坍落度的控制必須嚴格且得到攪拌站的同意，保溫保濕養護時間應當不低于半個月，重工程就不低于一個月，注意后澆帶的施工經常出現兩個問題：一、后澆帶構造不良，清理垃圾困難。二、后澆帶填充封閉過早，起不到后澆帶作用，從而變成后期裂縫的泉源。混凝土澆注過程宜有取信息化施工，利用必要的監測手段跟蹤測試，控制養護條件。
5. 環境因素
從過去混凝土施工的教訓看來混凝土的澆灌過程中環境的氣象條件十分重要，包括氣溫、寒潮情況相對濕度、風速狀態、降雨等。為宜在雨中澆灌混凝土，它嚴重地增加水灰比，降低抗裂性，火勢與寒潮都會直接增加溫度收縮力，因此施工前必須與氣象站保持緊密的聯系。
結構物的裂縫是具有相當普遍性的技術難題，對于混凝土結構、鋼筋混凝土結構、磚石結構、磚混結構、鋼結構等具有同等重要性。早自三十年代起，許多專家學者應用斷裂力學理論解決與處理工程問題，自五十年代以后又有專家學者試用物理力學方法從分子結構的微觀作用來探索宏觀結構材料強度問題。在混凝土、鋼筋混凝土結構以及磚石結構方面仍然采用建筑力學的方法（材料力學、結構力學、彈性力學）即假定材料是均質、彈性、各向同性等。計算中材料的本構關系是采用試驗室的實驗結果，因此這發球半經驗半理論的方法。斷裂力學在較為均質的結構材料領域作出了巨的貢獻
在鋼筋混凝土結構及磚石結構領域應用何種方法進行具有成效的研究，還是一個值得深入探討的問題，根據本文作者多年從事工程裂縫處理的實際經驗：
工程裂縫問題是具有高度綜合性質的復雜問題，它涉及到結構形式，材料及其組合，施工工藝，地基基礎以及周圍環境（溫度、濕度、風速、化學腐蝕等），而且所有這些參數都與時間有關
1. 體積混凝土的定義
任意體量的混凝土，其尺寸的小足以使人們必須采取措施控制由于變形作用（溫度、濕度等）引起裂縫的混凝土結構稱為體積混凝土。作者認為過去以厚度為單一的依據已顯不足，雖然厚度只有數厘米的薄壁結構，水化熱已沒有意義，但收縮裂縫已顯得十分突出，因此，此處“體積”是一考慮溫度收縮裂縫的代名詞，這樣的定義與ACI——116R國際定義接機。
2. 結構因素
工程結構的設計應對結構的約束作用有充分的了解。結構物的變形有三種：自由變形、約束變形和實際變形，其中只有約束變形產生約束應力。約束變形（約束應力）超過建筑材料的極限拉伸（抗拉強度），便引起裂縫。
變形作用引起的作用力有最值，設計者可以采取“抗與敵”或“抗放兼施”進行結構形式的設計。如何根據結構具體條件選用上述哪一種合適的方法和理論的良好結合，留伸縮縫與不留神伸縮的方法都對放為主或抗為主的方法。
結構所受到的外部作用分為：外荷載（靜動荷載）是第一類荷載；其次是十分重要的外部作用是變形作用即第二類“荷載”，變形作用包括溫度、濕度、地基差異沉降（膨脹）。對變形作用的研究還很不夠。
作結構裂縫分析，首先應當注意第一類荷載引起的裂縫的可能，特別值得注意的是那些自重荷載超過設計承載力約30%的結構拆模后發現0.1mm左右的裂縫是正常的結構受力狀態。當結構的極限承載力取決于抗拉、搞剪和穩定條件時變形作用引起的裂縫對結構的極限承載力的影響是不允許忽視的，常說“溫度收縮裂縫沒關系”是不全面的，有時誤事。
從工程經驗中知道混凝土底板對墻的約束系數Cx比地基對混凝土底板的約束系數約100倍，故地基上混凝土底板的裂縫率極低，而長墻的裂縫率極高，在國際上也尚未解決，因此在我國受混凝土基礎約束長墻出現輕微的豎向裂縫是可以諒解的，經略加處理仍然滿足設計施工要求，不宜據此降低評級標準。
設計時注意構造配筋十分重要，目前國內設計對此都不夠重視，對結構抗裂影響很，對連續式梁板不宜采用分離式配筋，孔洞處配加強，對混凝土腰部增配構造鋼筋，構造鋼筋的直徑由8mm~14mm，間距100mm~200mm，視情況而定。
對于混凝土的強度等級，盡量在水平結構中，如梁、板、墻等，用低檔強度C25~C35，利用后期強度R60.
3. 材料因素
在混凝土強度等級既定條件下，攪拌站根據混凝土級配國家行業標準及當地的條件進行優選，盡可能降低水泥用量，降低水灰比，降低含砂率，增加細度模數及粗骨料粒徑，在混凝土中適當摻量的究煤灰對降水化熱，提高和易性降低堿骨料反應等都有好處。應開展各種材料及級配，收縮性能的實驗時間不應低于一年。對于砼的出罐坍落度及現場坍度應進行嚴格的試驗和施工時的控制不宜產生坍落度越越方便的誤導。宜開展除抗壓強度試驗外的抗拉強度進行試驗研究，以有利于選擇抗裂性較高的混凝土級配。嚴格對外加劑的稱量進行經常性的檢驗，預防失常。對水泥及骨料的化學分析應進行復核。
4. 施工因素
施工單位應在混凝土澆注前作詳細的混凝土澆灌施工組織設計，并協調攪拌站、監理、設計及甲方管理部門組成混凝土澆灌領導小組，對混凝土的澆灌、振搗、養護及坍落度控制作出技術方案，并嚴格執行，特別是對坍落度的控制必須嚴格且得到攪拌站的同意，保溫保濕養護時間應當不低于半個月，重工程就不低于一個月，注意后澆帶的施工經常出現兩個問題：一、后澆帶構造不良，清理垃圾困難。二、后澆帶填充封閉過早，起不到后澆帶作用，從而變成后期裂縫的泉源。混凝土澆注過程宜有取信息化施工，利用必要的監測手段跟蹤測試，控制養護條件。
5. 環境因素
從過去混凝土施工的教訓看來混凝土的澆灌過程中環境的氣象條件十分重要，包括氣溫、寒潮情況相對濕度、風速狀態、降雨等。為宜在雨中澆灌混凝土，它嚴重地增加水灰比，降低抗裂性，火勢與寒潮都會直接增加溫度收縮力，因此施工前必須與氣象站保持緊密的聯系。
