浅析现阶段如何控制混凝土结构裂缝

摘 要：随着社会的不断进步发展，国家提高了对基础设施的重视，混凝土建筑得到了广泛的应用。随着钢筋混凝土现浇板在房屋建设中的大量推广和应用,住宅楼现浇楼板裂缝问题成为普遍关注的问题之一。本为就如何控制现浇钢筋混凝土的裂缝问题进行的探讨。



随着房屋建筑施工技术的不断进步，我国现浇钢筋混凝土结构房屋日益增多，且其数量有增大趋势；预拌混凝土迅速在全国普及，混凝土的组分有了很大的变化,我们国家基础建设、民用住房、公共社施建设得到迅猛发展,各地兴建的建筑物、构筑物采用了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用过程中,有关因出现混凝土裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道屡见不鲜。随着混凝土商品化,泵送技术的发展现浇混凝土结构大量推广,结构裂缝问题日趋严重,已成为影响建筑市场和房地产业发展的严重不利因素。有关混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明,混凝土结构裂缝是不可避免的、裂缝是人们可以接受的一种材料特性。只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内,因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体,且又是一种脆性材料,在受到温度、压力和外力的作用下,都有出现裂缝的可能性。
1 设计人员必须在思想上高度重视裂缝控制问题
有部分结构设计人员在进行设计时，完全依赖计算机软件的计算结果，而对所设计的实际工程中结构构件的某些部位可能由于间接作用原因（如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀下沉等）产生超过混凝土抗拉强度的混凝土约束拉应力问题不够重视，未在设计中采取必要的控制裂缝措施，导致这些部位极易产生裂缝。然而每当这些工程中出现间接作用引起的裂缝时，他们却认为与设计质量无关，理由是他们的设计图纸已完全符合现行规范的规定。实际上这些同志可能不了解现行混凝土结构设计规范中只列有少量有关裂缝控制的条文，即使遵守了设计规范的规定尚不能完全对间接作用引起的裂缝起到妥善的控制，设计人员还必须根据各工程的特点和实际情况，有责任在设计中采取必要的有效措施。
2 裂缝控制措施应强调概念设计
近年来我国虽然出版和发表了不少有关间接作用原因产生的裂缝控制书籍和论文，其中还有一些文献专门论述了采用计算方法确定混凝土的约束拉应力、伸缩缝间距、防裂钢筋数量等内容，这无疑从理论上有助于裂缝控制工作的进步。但是这些计算方法均基于考虑简单的工程情况，而且其中涉及混凝土材料性能、工程中的环境温度变化情况、结构刚度、地基的水平阻力等的参数较难准确取值。因而计算结果的准确性受到很大影响。由于实际工程的复杂性、混凝土材料性能受到多种因素变化的影响，工程中的环境温度变化的不确定性，使计算公式的计算结果在很多情况下只具有参考价值。因而基于目前科学技术的发展水平，关于间接作用原因产生的裂缝控制措施主要依赖于总结工程经验而得的概念设计结果。但是不能否认在工程实际情况简单且符合上述计算公式的应用范围，在计算参数取值合理的条件下，计算结果仍可作为制定控制措施的依据。
3 总结工程中的裂缝控制经验，进一步完善概念设计
工程经验表明，不同类型的现浇钢筋混凝土结构房屋由于间接作用的原因产生的裂缝具有某些规律性。其特点是多发生在混凝土因约束产生的拉应力较大部位，通常和承受荷载的关系不明显。而且这些裂缝往往不会严重影响结构受力性能，但会影响结构的耐久性甚至影响正常使用。因而结构设计人员仍需采取有效措施对这类裂缝进行控制。
对易出现裂缝的部位，目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“抗放结合”的控制裂缝措施，工程经验表明在与材料、施工等部门密切配合的情况下，可取得较好的效果。“放”就是释放或减小上述易裂部位混凝土截面内的约束拉应力，这类措施包括对平面长度较长的房屋采用伸缩缝、沉降缝或抗震缝将其分割成若干个平面长度较短的独立结构单元、或采用设置若干个后浇带、加强带等方法。在这类措施中实践证明尤其以分割方法可取得较好的控制裂缝效果，但是它却往往受到使用条件不允许分割的限制而不能普遍采用。另外，设置后浇带、加强带的措施也有其局限性，原因是这类措施只能减少施工中的混凝土部分约束拉应力，不能减少浇筑成整体后及使用过程中的约束拉应力及温度拉应力。“抗”就是在结构件易出现裂缝的部位增设抵抗约束拉应力的附加钢筋，虽然在裂缝出现前附加钢筋中的应力较低，但裂缝一旦出现，它将会对裂缝的展开取到很好的抑制作用可减小裂缝宽度。目前存在的问题是尚未清楚如何根据不同的实际工程情况配置适量的附加钢筋对控制裂缝最为有效。看来此问题尚需通过不断地对大量的工程实践进行总结经验，进一步找出具有规律性的结果指导控制裂缝的概念设计。“抗放结合”就是将“放”“、抗”措施结合起来同时在某一工程设计中采用。这类措施若能得到材料、施工部门的其他措施很好的配合，通常可取得较好的效果，但存在问题同“抗”与“放”的问题一样，尚需进一步完善。
4 结构设计人员应该尽早介入建筑方案和初步设计工作
建筑的方案和初步设计在整个设计过程中起到举足轻重的作用，影响到各设计专业的工作，特别是影响结构设计专业的后续工作，如裂缝控制、抗震设计等。尽早介入建筑的方案和初步设计可以使结构设计人员及时地向有关建筑设计人员提出对结构受力有利、合理的改进方案建议，其中也包括减少约束拉应力的建议。因为一般情况下不少建筑师可能根据所熟悉专业的特点多从建筑学方面考虑了建筑方案和初步设计的合理性，而对结构专业的要求有所忽视。因而裂缝控制问题在每个设计单位内部也需要由各专业设计人员的密切配合协作才行。
5 注意改进防裂钢筋的构造
目前在某些工程设计中可以见到为了防止双向矩形板在房屋端部阳角发生45°的裂缝，该部位除设有正交的沿板两个跨度方向的双层双向钢筋外，还在板的上部设有附加放射形短钢筋，其长度一般不超过 1.5m。这些短钢筋通常绑扎在板角部纵横向负钢筋的上方，其位置影响了角部负钢筋应置放的正确位置，因而减少了角部纵横向负钢筋的有效高度，使其不能充分发挥作用。实际上足够的纵横方向的钢筋的合力已能很好地抵抗板垂直于板角45°处混凝土的约束拉应力、并在该处形成裂缝后能起到抑制裂缝开展的作用，因而笔者认为若能在板内配置适量双层双向直通支座的钢筋，则角部附加反射形短钢筋可以取消。此种做法在不少工程中已得到满意的效果。
此外在某些工程设计中也未提出防止楼板内沿预埋电气线管裂缝的措施，因而当板厚度较薄，预埋线管直径较粗时，线管过多地削弱了混凝土的截面致使这类裂缝时有发生。为此笔者建议在设计中必须依据板厚和管径的实际情况，提出防裂构造措施。根据经验可在垂直于线管方向沿线管范围内配置防裂短钢筋6~8mm，间距宜不大于 150mm，两端的锚固长度不小于 30d（d 为防裂短钢筋直径）。此外有的工程采用了沿预埋线管的底部混凝土内铺设一定宽度的钢板网片，也能取得较好的防裂效果。
总之，在工民建钢筋混凝土结构领域,现浇钢筋混凝土楼屋面板的裂缝,一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题,是目前房屋建筑中较难克服的质量通病之一,且有日趋增多的趋势,它已影响到正常的生活和生产,因此,分析现浇钢筋混凝土结构裂缝的原因及探索裂缝的防治措施具有极强的现实意义。