工业及民用建筑中钢筋混凝土结构的裂缝问题研究
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作者: 段伟
摘要：本文主要从裂缝的定义及其种类出发，分析了裂缝产生的原因，最后就混凝土裂缝的治理措施进行分析与探讨。
关键词：工业及民用建筑；钢筋混凝土结构；裂缝问题；治理措施
前言
随着我国经济的发展以及人们生活质量水平的不断提高，使得人们对于建筑的要求越来越高，工业及民用建筑作为现代建筑的两大主要对象，在城市化建设中占据了重要的地位，而建筑中的裂缝问题时有发生。下文主要就工业及民用建筑中的钢筋混凝土结构的裂缝问题进行探究。
一、裂缝的定义及其种类
裂缝是固体材料中的某种不连续的现象，是一种人们可以接受的材料特征。建筑物倒塌和破坏是从裂缝的扩展开始的，因此人们对裂缝的“恐惧感”自然也就不言而喻了。但是从钢筋混凝土基本原理而言，大多数情况下混凝土是带裂缝工作的，换言之结构产生裂缝并不意味着结构承受载荷能力的不足，与破坏、倒塌更不能相提并论，一定范围内的裂缝对建筑物的危害不大。因此进一步认识裂缝对消除人们的这种“恐惧感”是很有必要的。
裂缝的种类有很多，根据裂缝形成时间的不同可分为混凝土硬化前裂缝、硬化过程中裂缝和完全硬化后裂缝；从结构形式上可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。其中结构性裂缝包括设计原因为主的裂缝，有钢筋锚固长度不足引起的裂缝、计算与实际不符引起的裂缝、构造不当引起的变形裂缝、构件刚度不足引起的裂缝、结构次应力引起的裂缝、设计未考虑施工方法引起的裂缝等；施工原因为主的裂缝有，钢筋位置放置不当引起的裂缝、模板原因引起的裂缝、原材料质量问题引起的裂缝、施工超载裂缝、施工措施不当引起的裂缝等一系列原因；使用原因引起的裂缝有，改变建筑使用条件引起的裂缝、荷载加大引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、地震引起的裂缝等。而非结构性裂缝包括混凝土骨料沉降、塑性收缩引起的裂缝、干缩和凝缩引起的裂缝、温度裂缝、地基不均匀沉降裂缝、施工不当引起的裂缝等。
二、裂缝产生的原因分析
1）外载荷引起的裂缝。是指结构外部荷载过大引起混凝土结构破坏而产生的裂缝。通常情况下是指由于混凝土未达到标准强度的情况下提前拆除模板或支撑，继而使得混凝土结构产生一定程度的破坏而产生的裂缝，或结构上部堆放的重物超过结构的承载能力，或是结构受较大外力撞击破坏了混凝土结构造成混凝土受力构件形成贯穿的裂缝。
2）温度裂缝。混凝土在水化凝固期间，由于混凝土内外水化热的产生和散发速率不同导致外表和内部温差较大，形成温度梯度产生应力作用继而产生裂缝。混凝土硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或先凝混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂强度时，即会出现裂缝。在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时的稳定温度，往往在混凝土内部产生相当大的拉应力，有时温度应力可超过其他外载荷所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律，对于进行合理地结构设计和施工极为重要。
3）塑性收缩裂缝。塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因为失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或者大风的天气较容易发生，裂缝多呈中间宽、两侧细且长短不一互不连贯状态。较短的裂缝一般长 20～30 cm，较长的裂缝可达2～3 m，宽 1～5 mm。其产生的主要原因为： 由于混凝土各种固体颗粒在减水剂的作用下形成了溶剂化层，导致各种固体颗粒之间存在一层水膜，在混凝土的表面处形成凹形液面。在一般情况下，水分挥发会使固体颗粒进一步靠近，毛细管进一步变细，增大了将水从混凝土内层提升到表面的能力，同时混凝土的泌水也有利于水上升到混凝土表面。若环境温度高、风速大而且干燥，水分挥发迅速，混凝土的泌水和毛细管提升水的挥发作用时，使混凝土表面脱水速度远大于混凝土内部提供水的速度，造成混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强度，则这时会在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。
4）地基不均匀沉降裂缝。建筑物总会产生一定的沉降，软弱地基上的建筑物更容易产生不均匀沉降。过大的不均匀沉降容易使上部结构开裂与破坏，造成建筑物各处渗水，下水道堵塞不畅等，严重影响建筑物的使用。特别是对于多层砌体结构，由于砌体的抗拉、抗剪强度较低，在地基沉降时，很容易在墙体上产生斜裂缝或踏步式裂缝，窗洞的四角部位尤其厉害。
5）沉缩裂缝。由于混凝土中骨料级配差、加水量大、构件厚度大、振捣不均匀等原因，致使混凝土固化缓慢、粗骨料下沉、水泥浆上浮。下沉的粗骨料被钢筋阻隔而产生不均匀下沉，致使被阻隔的部位出现裂缝。上浮的水泥浆导致混凝土表面收缩率增大，致使混凝土表面出现裂缝。沉缩裂缝一般产生在混凝土初凝后、终凝前，沉缩量一般为构件厚度的1% 左右。
三、混凝土裂缝的治理措施
当混凝土裂缝影响到结构的安全性时，那么必须采取相关的治理措施。
1）外加剂涂抹处理。外加剂涂抹处理主要运用于对结构承载力不会造成影响的表面裂缝以及浅度裂缝的处理。在这种情况下通常是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥等材料。同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
2）重视结构配筋。结构设计时，注意配筋问题的影响至关重要，它对结构抗裂性能的好坏起着至关重要的作用。比如对连续式板不应该采取分离式的配筋方式，应采用上下两层（包括受压区） 连续式配筋；对转角处的楼板，由于转角处受双向约束较大，配上下两层放射筋为宜，空洞处还应该配加强筋；对混凝土梁的腰部增配构造钢筋，其直径为 8～15 mm，间距约200mm。
3）混凝土材质方面的要求。混凝土材质对混凝土裂缝的产生与否起着举足轻重的作用。混凝土搅拌生产处于高湿、高温、高震动的条件下，生产环境是相当恶劣地，必须确保设备的稳定运行，称量装置的高准确度，以确保混凝土质量方面的要求。由于泵送混凝土的流动性越小，混凝土的抗裂性能会越高。故应该选择在满足泵送坍落度下限条件下尽可能降低水灰比，以此来减小混凝土的流动性，从而提高混凝土的抗裂性能。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水率的控制稳定性还不够高，这在一定程度上影响了混凝土的水灰比。因此有必要利用较精确的含水率测定仪或传感器测出配料过程中的含水率，再利用计算机进行处理，自动调整配料的水灰比，对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是很有必要的。
结语
综上，上文主要就工业及民用建筑中的钢筋混凝土结构的裂缝问题的原因及治理措施进行研究。裂缝是固体材料中的一种不连续现象，一定范围内的裂缝是无害的，但要及时采取措施进行治理。裂缝种类繁多，混凝土内外水化热散发速率不同会引起温度裂缝，地基沉降不均匀会引起沉降裂缝。这是引起裂缝的主要原因，要引起重视。不同类型的裂缝要采取不同的治理措施，工程中发现裂缝要及时有效地治理。
参考文献：
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