下载文档第一篇：浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施
上海城市管理职业技术学院
毕 业 论 文
标 题 浅析钢筋混凝土结构裂缝的
成因及预防措施 学 院 土木工程与交通学院 专 业 建筑工程技术 班 级 10建工（1）班 姓 名 李可桑 指导教师 沈 华 2013 年 4 月 16 日
摘要
近年来，随着建筑业的蓬勃发展,商品混凝土开始得到广泛的应用。在此期间，混凝体结构的施工工艺有了长足的进步,强度等级也日趋升高，结构形式和混凝土的传输形式也有了明显的改善。但由于钢筋混凝土结构的复杂性、特殊性，在施工、使用过程中往往容易出现裂缝，从而影响到建筑物的正常生产、使用。这一问题长期困扰着大批的工程管理人员和技术人员。因此，对钢筋混凝土的结构裂缝成因及预防措施进行分析、探讨，具有重要的现实意义。关键字：
钢筋混凝土
裂缝
预防措施
I
目录
一、引言.....................................................................................................1
二、钢混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析................................1
（一）钢筋混凝土结构裂缝的类型........................................................1
（二）钢混凝土结构裂缝危害................................................................4
（三）钢筋混凝土结构裂缝的成因........................................................4
三、钢筋混凝土结构裂缝的预防措施....................................................7
（一）材料措施........................................................................................7
（二）施工措施........................................................................................8
（三）设施措施........................................................................................9
四、钢筋混凝土结构裂缝处理措施......................................................10
（一）表面修补法..................................................................................10
（二）内容修补法..................................................................................10
（三）结构补强加固法..........................................................................10
（四）混凝土置换法..............................................................................11
（五）电化学防护法..............................................................................11
（六）仿生自愈合法..............................................................................11
五、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述..............................12
（一）工程概括......................................................................................12
（二）工程设想......................................................................................12
（三）工程抗裂施工措施......................................................................12
II
五、小结...................................................................................................13 参考文献...................................................................................................16
III
浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施
一、引言
随着我国国民经济的高速发展，钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中，混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较普遍，尤其是楼板的裂缝，轻者影响建筑物美观，造成渗漏水，重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一，特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝，往往会引起业主对工程质量提出异议，从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。因此，正确分析裂缝产生原因，切实加以防治十分必要，十分迫切。因此研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训，从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面，着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。
二、钢混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析
（一）钢筋混凝土结构裂缝的类型
1.荷载裂缝
当结构物收到外荷载作用，导致混凝土内部产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，使混凝土产生的裂缝。按照荷载的性质，混凝土结构的荷载裂缝可分为弯曲裂缝、剪切裂缝、扭弯裂缝。由于混凝土是典型的脆性材料，抗拉强度很低，因此，在混凝土结构设计中，荷载裂缝主要通过设置受力钢筋加以控制。
2.变形裂缝
根据国内外调查资料表明，属于变形引起的裂缝约占80%；属于荷载引起的裂缝约占20%。混凝土的变形并不必然导致裂缝的产生。当变形受到约束时，导致拉应力产生“微观裂缝”；“微观裂缝”将不断发展为“宏观裂缝”，即变性裂缝。变形受到的约束分为内约束和外约束，内约束是指一个物体或一个结构本身
各质点之间的相互约束作用，如混凝土组成材料内部砂石对水泥石的约束作用；钢筋混凝土中钢筋对混凝土变形的约束作用以及混凝土内部自身变形的不协调等。外约束指一个构建变形受到其他构建的阻碍，或一个结构变形受到另一构件的阻碍，如圈梁对楼板的约束作用、柱子对墙体的约束作用。
（1）塑性坍落裂缝
塑性坍落裂缝在混凝土浇筑后成型后，在初凝前，由于混凝土塑性坍落收缩所致。所谓塑性坍落收缩指混凝土浇筑后，因原材料相对密度差异，在重力或其他外力作用下，集料下沉，水泥浆上升，产生泌水的过程。当混凝土塑性坍落受到阻挡时，就会产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土表面即产生塑性坍落裂缝。
（2）收缩裂缝
收缩裂缝分为干燥收缩和化学收缩两种。1）失水干缩。水分蒸发，凝胶体失水变小。混凝土中的部分水分被吸收，部分水分被蒸发，体积有一定的缩小。干缩量与水泥用量、水灰比的大小有关。水泥用量多、水灰比大的混凝土其收缩亦大。同时混凝土收缩量与气候有关，夏季气温高，气候干燥，混凝土中水分蒸发快，收缩也快。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢，产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上，有时甚至一年半载，而且裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有事呈平行线状或网状，常常不被人们注意。但是应当特别指出的是，由于炭化和钢筋锈蚀的作用，干缩裂缝不仅严重岁还薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。实际施工中，加强覆盖养护，采取二次搓毛压平措施，对防止塑性收缩裂缝的产生和裂缝愈合有良好的作用。2）化学收缩。水泥水化生成物体体积小于反应前物质的总体积从而导致的收缩。
（3）温度裂缝
混凝土由于温度变化产生的热涨落变形即为温度变形。当混凝土结构或构件的温度变形受到约束时，将在混凝土结构内部产生温度应力，当由此产生的内部拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土便产生温度变形裂缝。温度裂缝是否产生，裂缝的部位、形状、宽度都与约束程度及材料的抗拉强度有关。而无论外约束还是内约束，温差或者材料膨胀系数不同导致的温度变形差是温度应力产生 的根本原因。
（4）地基不均匀沉降裂缝
建筑物地基处理不满足规范要求或者地基承载力不足时，因上部建筑物压力的作用将产生沉降变形。若地基沉降变形不均匀，将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂，这种裂缝称为地基不均匀沉降裂缝，简称“沉降裂缝”。沉降裂缝一般出现在严重湿陷性黄土，冻胀土，膨胀土，软弱土等承载力不足切不均匀地基上刚度差别悬殊时，也会因不均匀称将导致裂缝发生。
（5）化学反应膨胀裂缝
化学反应使沪宁图内部不均匀膨胀，在内约束的作用下，导致混凝土开裂。包括水泥安定性不良裂缝、碱集料反应裂缝和钙矾石膨胀裂缝等。水泥中含有过量的游离氧化钙、氧化镁，或者产生水泥时加入了过量石膏，将导致水泥体积安定性不良。安定性不良的水泥凝结硬化后，游离氧化钙、氧化镁的延迟水化，以及过量石膏与水泥中C3Af反应延迟生成的钙矾石都会产生膨胀，导致混凝土开裂。安定性不良的水泥实际上是废品，因此，由于导致的开裂在实际工程中很少发生。碱集料反应是混凝土中的碱与集料中活性SiO2发生的一种化学反应。其反应物为无胶凝性能的凝胶体，体积膨胀3~4倍，可产生很大的内应力导致混凝土开裂。
（6）钢筋锈蚀裂缝
混凝土内部的碱性环境使钢筋表面形成钝化膜，起保护钢筋，防止锈蚀的作用。混凝土处于腐蚀环境下，或者在空气中的CO2的作用下，内部的Ca(OH)2将不断被消耗，称中性化。中性化将使混凝土碱度降低，若中性化深度超过钢筋保护层厚度时，会使钢筋表面敦化膜破坏，钢筋锈蚀膨胀，导致混凝土开裂。混凝土中性化发展速度与外部环境、混凝土组成材料以及密匙程度有关，因此，混凝土材料选择和制备不当，或混凝土保护层太薄时，因此，当混凝土中含有过量的氯离子，或者建筑物处于氯离子介质环境中时，也易产生钢筋锈蚀裂缝。
（7）冻融裂缝
寒冷或严寒地区，处于潮湿环境下的混凝土结构，混凝土内部水分结冰将产生体积膨胀，在反复冻融循环作用下，混凝土将产生冻融裂缝。有时地基土体的冻胀也可能导致混凝土开裂。冻融裂缝的产生于混凝土的密实程度和长期受
潮有关。一般工业与民用建筑，冻融裂缝大部分出现在顶层混凝土挑槽、女儿墙、混凝土压顶等部位，少部分在底层勒脚部位出现。卫生间、盥洗室靠近外墙的混凝土，因长期受潮多次冻融，有时也会出现裂缝。冻融裂缝的特点是裂缝附近混凝土酥松、表面砂浆剥落、钢筋裸露，产生锈蚀。同时开裂情况伴随时间的推移将不断恶化。
（二）钢混凝土结构裂缝危害
钢筋混凝土结构是多组分复合材料，在各种条件变化和各种材料变形不一致的情况下,微观裂缝的产生几乎是不可避免的，这种细微裂缝如果不扩展或在一定范围内扩展的话，它对一般的工业与民用建筑的正常使用是不会造成危害的，有害与无害的界限由结构使用功能 决定的。对钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度的问题，使其达不到有害程度。但实际使用过程中，钢筋混凝土结构在荷载作用下或是进一步温差和干缩的情况下，细微裂缝会开始开展并相互贯通，从而发展成较大裂缝,对结构造成极大的影响，形成危害。
常见危害有：(1)影响钢筋混凝土结构的承载能力；(2)引起钢筋锈蚀，使保护层崩落；(3)影响钢筋混凝土结构的正常使用；(4)降低结构刚度，影响建筑物的整体性；(5)影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿命；(6)影响建筑物的美观；(7)裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大 的经济损失。
（三）钢筋混凝土结构裂缝的成因
混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当温度、湿度发生变化，地基产生不均匀沉降时，极容易产生裂缝。裂缝的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
1.材料因素
(1)粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大；集料颗粒级配不良容易增大混凝土收缩，使混凝土产生裂缝。
(2)骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土用灰量、用水量增多，收缩量增大。
(3)混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。(4)水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。
(5)水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高 2.施工因素
(1)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接成因。
(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太小或太大，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
(5)避免在极端天气条件下施工，可以减少砼结构的开裂情况。3.设计因素
(1)设计结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中，构造处理不当，所产生的构件裂缝。
(2)设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
(5)设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。4.外界因素(1)地基变形
在钢筋砼结构中，造成开裂主要原因是地基的不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。
(2)温度变形
砼具有热胀冷缩的性质，其线膨胀系数一般为1×10-5/0C°当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过砼的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积砼的裂缝等。
(3)湿度变形
砼在空气中结硬时，体积会逐渐减小，一般谓之干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。砼的收缩值一般为0.2～0.4‰，其发展规律是早期快、后期缓慢。因此对于超长的建筑物或构筑物，通常是掺加微膨胀剂等，这样可基本解决砼的早期干缩问题。
(4)结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。如：拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30％～40％的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的1．5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0．2mm～0．3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝，则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。
(5)徐变
砼徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也和很常见。据文献记载受弯构件截面砼受压徐变，可以使构件变形增大2～3倍，预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。
(6)周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。(7)意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。(8)野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。
三、钢筋混凝土结构裂缝的预防措施
（一）材料措施
1.材料选用
(1)水泥：根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。
(2)粗骨料：适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。
(3)细骨料：一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂；所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。
(4)外掺加料：宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。
(5)极采用掺合料和混凝土外加剂，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。
(6)正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。
(7)钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。(8)钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致砼开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂。
2.配料
(1)配合设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；禁止任意增加水泥用量。
(2)混凝土运输过程中，车鼓保持在每分钟约6转，并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟，以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失，可以掺一定的外加剂以达到理想效果。
(3)浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。3.配筋
(1)混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用。结构设计中经常忽略构造钢筋的重要性，因而经常出现构造性裂缝。合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，可有效避免构造性裂缝的产生。
(2)施工中对钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。
(3)钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度要尽量准确，不要超出规范规定；钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。
（二）施工措施
1.混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时应防止离析现象，振捣应均匀、适度；加强混凝土温度的监控，及时采取防护措施，优化混凝土配合比。
(2)加强混凝土的早期养护，并适度延长养护时间，在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护，在浇水养护有因难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保湿材料等方法。
(3)大体积混凝土施工，应做好温度测控工作，采取有效的保温措施，保证构件内外温差不超过规定。
(4)开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。
(5)加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后应及时通知勘察及设计单位到现场验收，对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利的地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收合格后，方可进行下一步施工。
(6)合理安排施工顺序。当相邻建（构）筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建（构）筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。
(7)避免在雨中或大风中浇灌混凝土。
(8)对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。
(9)夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。
2.模板工程
(1)模板构造要合理，以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝。(2)模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大造成开裂。
(3)合理掌握拆模时机。拆模时间不能过早，应保证早龄期砼不损坏或不开裂；但也不能太晚，尽可能不要错过砼水化热峰值，即不要错过最佳养护时机。
（三）设施措施
(1)建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂；控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力。
(2)设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。
(3)控制建筑物的长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强。
(4)正确设置变形缝，位置和宽度选择要适当，构造要合理。
(5)合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。
(6)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，可以和其它结构缝合并使用。
(7)部分窗台砌体应加强。对宽大的窗台下部宜设置钢筋砼梁，以适应窗台的变形，防止窗台处产生竖直裂缝。
(8)构件配筋要合理，间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜增加附加横向钢筋。
(9)减少地基的不均匀沉降，在基础设计中可以采取调整基础的埋置深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。
(10)层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝。
(11)积极采用补偿收缩混凝土技术：在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺
用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。
(12)重视对构造钢筋的认识：在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量。
四、钢筋混凝土结构裂缝处理措施
（一）表面修补法
适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理，亦使用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。具体方法有：（1）表面涂抹水泥砂浆，（2）表面涂抹环氧胶泥。，（3）表面涂刷油漆、沥青，（4）表面凿槽嵌补。
（二）内容修补法
用压浆泵将胶结材料压入裂缝中，由于其凝结、硬化而起到补缝作用，以恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响，或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用的灌浆材料有水泥和化学材料，可按裂缝的性质、宽度、施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝，可采用水泥灌浆，对宽度小于0.5mm的裂缝，或较大的温度收缩裂缝，宜采用化学灌浆。
1.水泥灌浆
一般用于大体积混凝土结构的修补，主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。
2.化学灌浆
化学灌浆能控制凝结时间，有较高粘结强度和一定的弹性恢复力，结构整体性效果好，适用于各种情况下裂缝修补及堵漏、防渗处理。灌浆材料应根据裂缝性质、裂缝宽度和干燥情况选用。环氧树脂浆液具有粘结强度高、施工操作方便、成本低等有点，应用最广。
灌浆操作主要工序是表面处理（布置灌浆嘴和试气）、灌浆、封孔，一般采取骑缝直接用灌浆嘴施喷，不另设钻孔。
（三）结构补强加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行
处理。用锚杆、钢板、钢筋混凝土等材料对结构作补强加固，可扼制裂缝进一步发展，恢复结构的整体性。
（1）锚杆常用水泥砂浆或树脂灌注，锚杆与缝面夹角越大越好。浆液凝固后，锚杆成为结构的一部分，能增强结构的承载能力。采用预应力锚杆，锚固作用更明显，甚至能使混凝土弥合。
（2）钢板补强法，是将钢板用粘合剂粘结在混凝土表面上，再用锚杆安装固定。为了结合紧密，也就可先将钢板固定，再灌浆充填钢板与混凝土之间的孔隙。
（3）钢筋混凝土补强法，是在原结构表面浇筑一层钢筋混凝土，起到封闭裂缝，提高承载力，阻止裂缝发展的作用。
（四）混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
（五）电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。
（六）仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
五、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述
（一）工程概括
新乡第四水厂一期工程位于红旗区西南角，北临道清路，占地70000平方米，属群体工程，其中包括沉淀池、清水池、废水池、吸水井、液铝池等多个大型现浇钢筋混凝土水池。这些大型水池池壁高4～7.6米，均为10万m2/d处理能力规模，设计要求水池完全无渗漏。
大型水池池壁高，迎水面延长米极长沉淀池长宽分别为107米和26米、清水池长为40米，但池壁厚度不厚，仅在260～300毫米之间，均为现浇钢筋混凝土板壁。水池储水量大，水压力高，若施工技术措施不完备或施工不当，极易造成大面积渗漏水。
（二）工程设想
1.为防止因地基不均匀沉降而导致水池结构性开裂渗漏水，基础地基加固采用砂垫层方法处理。
2.防止大体积现浇钢筋混凝土的收缩裂缝出现，在抗渗混凝土内掺入HEA高效防水剂和延长大型水池长度方向设置垂直伸缩缝。
3.为提高现浇混凝土的抗渗性能，在混凝土池壁内外侧涂抹防水剂。4.在工程施工过程中，采用一些技术措施进一步保证现浇钢砼水池的抗渗性能。
（三）工程抗裂施工措施
1.基础地基加固
为减少基础沉降，提高地基承载力，地基加固处理采用换填法，即采用砂垫层的方法。以保证结构沉降为柔性均匀沉降。
(1)根据地质勘察报告水池基底标高位于②3层黑灰色黏土层，流塑，土层较差，故基础挖至④1层暗绿-黄色黏土层，土层性质硬塑-可塑，中压缩性，土层较好；以④1层土层作为持力土层，其上的土层均用密实的砂垫层置换。
(2)砂垫层施工时先砌筑挡砂墙，再分层分皮（25毫米一皮，30米长一段）铺砂，再浇水、振捣（平板振动机），经过贯落度检测合格，进行环刀试验，数
据合格后再进行下一层施工。
(3)砂垫层干密度经测试为平均值为1.74×103kg/m3大于设计要求的1.6×103kg/m3。
2.优化混凝土配合比
为防止混凝土自身渗漏，采用抗渗混凝土，抗渗等级S6。由于大体积现浇钢筋混凝土易出现收缩裂缝，为提高混凝土的抗裂性能，在抗渗混凝土内掺入适量的HEA高效防水剂和设置垂直伸缩缝间距，沉淀池伸缩缝间距约为45米。
由于HEA具有与自身相容性的高效减水成份，搅拌时间控制应比普通混凝土延长30～60秒。保湿养护至关重要，混凝土初凝后即开始浇水和盖麻袋养护，养护期不少于14天，要始终保持表面湿润状态。振捣必须密实，不能过振或漏振，采用专人专区负责制，以混凝土开始泛浆和不冒泡为原则。
3.内外防水剂
(1)池壁迎水面涂JK2050水性高效有机硅防水剂。
JK2050直接喷涂在混凝土表面，渗透到混凝土表层内5～8毫米，通过其于混凝土的浇合固化作用完全填补了混凝土表面的水化热细微裂缝在混凝土表面形成永久性的不透水层，保证了混凝土池壁的抗渗性能。
(2)池壁外侧涂刷氰凝
池壁外侧±0.00以下及垫层面涂刷JK-19A优质改性氰凝，以阻隔地下水同混凝土池壁的接触，该防水剂抗渗性能优良，耐冲刷，弹性好，抗裂性优异，且耐化学品介质腐蚀，最适合地下及室外防水涂膜。
(3)防水剂施工需要先进行基层处理，保证混凝土表面无孔隙、无其它附着物，然后在清洁的表面上涂刷防水剂。
五、小结
钢筋混凝土结构裂缝是影响建筑物满足安全性、适用性和耐久性的一个非常重要的方面，建筑物的结构或构件常常由于各种不同的原因导致各种裂缝出现，是不可避免的，其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限是由结构使用功能决定的。因此加强钢筋混凝土结构出现裂缝原因的分析是非常重要的，设计、施工、材料等方面因素对钢筋混凝土结构开裂的影响是相互联系、相互制约的，必须全面系统的考虑。从裂缝的分类入手，弄清裂缝出现的原因，对裂缝采取措施
加以正确的处理，能够避免钢筋混凝土结构裂缝的产生或者使裂缝尽可能将其有害程度控制在允许范围之内,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，钢筋混凝土结构裂缝问题将会逐渐得到圆满的解决。保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献
［1］王铁梦.《工程结构裂缝控制》.中国建筑工业出版社.1999 ［2］国家基本建设委员会建筑科学研究院编.《钢筋混凝土结构设计规范》.北京.中国建筑工业出版社.1974.［3］钟振武.现浇钢筋混凝土楼板裂缝产生的原因及处理［J］.山西建筑，2003 ［4］钢筋混凝土裂缝机理与控制措施.工程力学，1/1/,23 ［5］钢筋混凝土裂缝原始分析及预防措施.中国高新技术企业，2/1/(13)［6］徐有邻和顾祥林 编著《混凝土结构工程裂缝的判断与处理》 中国建筑工业出版社出版 2010.3 ［7］张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施［J］.今日科苑, 2008 ［8］曾力军.浅析混凝土裂缝的原因、预防和处理［J］.江西建材，2007 ［9］刘津明 编著
《混凝土结构施工技术》
北京：机械工业出版社，2009.
第二篇：混凝土结构裂缝成因和预防措施
1.前言
混凝土是现代城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。混凝土结构的裂缝不仅影响到结构的美观，也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时，可能危及结构的安全。大量科研和实践都证明了混凝土结构出现裂缝是不可避免的，科学的要求是将其有害程度控制在允许范围(国家有关规范)内。
2.混凝土结构裂缝成因
混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时，极易产生裂缝。
2.1 材料质量
材料质量问题引起的裂缝是较常见的原因。
2.2 结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。如：拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30％—40％的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的1．5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0．2mm～0．3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝，则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。
2.3 设计构造
结构构件断面突变或开洞、留槽引起应力集中；构造处理不当、现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋、或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素容易导致混凝土开裂。
2.4 温度变形
混凝土是具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土的裂缝等。
2.5 湿度变形
混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，称为干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。
2.6 地基变形
在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。
2.7 施工工艺
(1)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接成因。(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太小或太大，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
2.8 徐变
混凝土徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变，可以使构件变形增加2倍～3倍；预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。
3.混凝土结构裂缝的预防措施
通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服的。
3.1 材料方面措施
(1)水泥
根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。
(2)粗骨料：适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。
(3)细骨料：一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂；所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。
(4)外掺加料：宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。
3.2 混凝土配料、搅拌、运输及浇筑措施
(1)配合设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；禁止任意增加水泥用量。
(2)混凝土运输过程中，车鼓保持在每分钟约6转，并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟，以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失，可以掺一定的外加剂以达到理想效果。
(3)浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。
3.3 设计方面措施
(1)建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂；控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力。
(2)正确设置变形缝，位置和宽度选择要适当，构造要合理。
(3)合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。
(4)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，可以和其它结构缝合并使用。
(5)构件配筋要合理，间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜增加附加横向钢筋。
(6)减少地基的不均匀沉降，在基础设计中可以采取调整基础的埋置深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。
(7)层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝。
3.4 施工方面措施
(1)模板工程的模板构造要合理，以防止模板各构件间的变形不同而导致混凝土裂缝；模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂；合理掌握拆模时机，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。
(2)合理设置后浇带，较长的墙、板、基础等结构和主楼与裙房之间等高低层错落处，均应设置后浇带。
(3)加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间，以减少混凝土的收缩变形。
(4)大体积混凝土施工，应做好温度测控工作，采取有效的保温措施，保证构件内外温差不超过规定。
(5)钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度要尽量准确，不要超出规范规定；钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。
(6)加强地基的检查与验收，复杂地基，应做补充勘探。异常地基处理必须谨慎，尽可能使其处理后的承载力与本工程正常地基承载力相同或相近。
(7)合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建(构)筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。
4.结束语
混凝土结构裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。经过上述综合措施的控制，能够避免大体积混凝土结构裂缝的产生或者使裂缝尽可能将其有害程度控制在允许范围之内。
第三篇：钢筋混凝土结构的裂缝控制
钢筋混凝土结构的裂缝控制
王铁梦(冶金建筑研究总院 教授 博导)
〔提 要〕 钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，特别是最近20年来，泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文是在大量建设实践和现场实验研究基础上，概述了变形作用引起裂缝的原因，约束变形特征，抗与放的设计准则以及综合技术措施等。
〔关键词〕 裂缝 收缩 徐变 松弛 约束 抗拉应变“抗与放” 正常使用性 综合
1.概 述
20年来，在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联A.флолейт 教授的钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。
国内外关于荷载作用下钢筋混凝土构件的设计都有自己的经验公式，并已纳入有关规范，尽管计算结果出入较大，但毕竟可以参考应用。
但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起，包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)，收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，统称“变形作用引起的裂缝”。2.裂缝的直接原因 2.1 收缩及水化热增加
自从70年代末(1978～1979年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。2.2 混凝土强度等级日趋提高
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的 选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。2.3 结构约束应力不断增大
结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。2.4 外加剂的负效应
外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。2.5 忽略结构约束
国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。2.6 养护方法不当
目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。2.7 混凝土抗拉性能不足
这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉强 度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
综合上述，国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量(均质性)有很大的提高，对供应方式有重要的改进，但是对混凝土的裂缝控制的难度大大增加了，因此，这类问题不是我国特有的技术问题，是国际上钢筋混凝土的共性难题。3.大体积混凝土的定义
过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变，新的定义是：“任意体量的混凝土，其尺 寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体 积混凝土”，这是美国混凝土协会的定义。由此可见，在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝，特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，收缩换算为当量降温。4.钢筋混凝土承受变形应力的特点 4.1 “抗与放”设计准则
结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值，则内应力为零，也就不可能产生任何裂缝。如果变形受到约束，在全约束状态下则应力达到最大值，而变形为零。在全约束与完全自由状态的中间过程，即为弹性约束状态，亦即自由变形分解成为约束变形和显现变形(实际变形)。实际变形越大，约束应力越小；实际变形越小，约束应力越大，这种约束状态与荷载作用下的结构受力状态(虎克定律)有着根本区别。
在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要 求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，超过混凝土的抗拉强度，导致开裂。所以，提出了“抗与放” 的设计准则，应当在工程设计中，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用。从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
4.2 约束内力与结构刚度的关系
外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关，但在变形作用条件下，结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关，尚与结构刚度有关，这是约束内力与荷载内力的重要区别。
例如：一个简支梁的两端受到转动的约束，当梁沿截面高度为h，承受温差ΔT时(如预制板两端焊接于屋架上弦)，则梁上的 约束力矩M：
式中α——混凝土的线膨胀系数
（１）
约束力矩不仅与温差和截面高度有关，而且与梁的抗弯刚度成正比，刚度越大，约束力矩越大，这适宜于裂缝出现及扩展阶段，当然应当考虑钢筋混凝土的抗弯刚度是变化的。
当温差不断增加，钢筋混凝土构件进入极限状态时，裂缝充分发展，刚度下降并趋近于零时则力矩也趋近于零。所以，变形力矩不影响结构的极限状态，这一论断己为实验证实。但是裂缝影响使用(渗漏)及耐久性(钢筋锈蚀)。如果结构的承载力由抗剪、抗冲切作决定，变形作用引起的贯穿性裂缝可能降低承载力。4.3 钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别
任何尚未荷载作用的混凝土，它的组合材料包括水泥、水、砂、石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝，这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝，继续扩展对素混凝土迅速导致破坏。
但是，对于钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度问题，使其不达到有害程度。因此，构造配筋显得十分重要，可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝(用许多微细无害裂缝取代少量粗大的有害裂缝)。5.混凝土的某些基本物理力学性质 5.1 混凝土的收缩及水化热
在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的
。
材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔，半径约小于300A(A＝10m)。其中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约20年，但其主要部分的收缩是在最早的1～2年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且拖延时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了，但其收缩约大25％。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热 起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。
众所周知，水灰比大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。如水灰比为0.6的收缩比水灰比为0.4的收缩增加约40％。有时尽管水灰比不变，增加用水量，同时增加水泥量即水泥浆量，如水泥浆量为0.2(水泥浆占混凝土总重量比例)比0.4时的收缩量增加约45％。减水剂可有效的降低水灰比及用水量，而粉煤灰具有圆珠润滑效应和火山灰效应，所以“双掺技术”对泵送混凝土既可提高和易性又可减少收缩。
养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小，许多结构所处的环境湿度波动很大，如最低30％～40％，最高达80％～90％。环境温度越高，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。
混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用，但是与配筋率的高低有关，按目前构造配筋率的情况看来，降低收缩的影响是比较小的。根据泵送商品混凝土的收缩试验，其收缩值约在6～8×10，有的试验还远远超过了这个数量，有些大桥的桥墩和高层建筑的厚壁立柱由于施工质量及过大的坍落度，形成了中部骨料多，外部或上表面砂浆厚，从而形成极不均匀的收缩，砂浆和水泥浆的收缩比混凝土的收缩大约增加2～5倍，并由于表面水份蒸发快从而形成大面积的-
4－10表面裂缝。混凝土粗细骨料的含泥量和粉料含量都增加收缩。
目前建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度试验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的试验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的材料。
各种水泥的水化热试验比较容易，一般水泥厂家都已进行专门的试验，有资料可查，不在赘述。
5.2 混凝土的徐变(蠕变)因素的考虑
混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只能应用其中主要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。从不利方面看来，它可以造成预应力损失，增加挠度，可以降低钢筋和混凝土的粘着力等。从有利方面看来，它可以使弹性的温度收缩应力大大的松弛，根据变形速率及混凝土龄期，它对应力降低的程度约0.3～0.8倍，保温保湿养护越好，降温越慢，松弛系数越小，具体数字可参考文献1、2。5.3 混凝土的抗拉强度及极限拉伸
泵送混凝土浇注后，其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加，对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度增长较小。
相对变形约束应力，混凝土的极限拉伸尤为重要，国内外曾进行过一些试验研究。例如苏联布拉茨克和克拉斯诺雅尔斯克水电站的试 验表明混凝土轴向拉伸应变值变化范围为0.5×10～1.0×10。法国鲍斯进行的轴向拉伸试验。在抗拉强度为2.05MPa时，局限拉伸值为0.9×10。美国卡普兰在轴向拉伸试验中极限拉伸值为0.81×10。前苏联齐斯克列里提出当轴向抗拉强度为1.2MPa时，极限拉伸为0.7×10。我国水工系统(研究单位和工程单位)对混凝土的极限抗拉强度也作过不少研究，并在工程中采用。如丹江工程混凝土极限拉伸值为(0.58～0.8)×10，乌江渡工程为(0.6～1.02)×10等等，极限拉伸很小，抗裂能力很弱(收缩变形超过极限拉伸5～10倍)。
冶金系统，不少设备基础，特别是高炉基础、炼钢基础，混凝土的浇注量大多在5000m以上，轧钢基础的混凝土量100000m～200000m，厚度2.5m～9.5m，长度由35m～600m，均属超长超厚的大体积钢筋混凝土，开裂后可引起钢筋的锈蚀、降低持久强度、刚度和防水性能、严重者影响自动化生产工艺。防止和控制这类基础的温度裂缝也是很重要的。为此我们在民用建筑工程中开展了混凝土轴向拉伸强度及变形性能的试验研究。
通过对双掺(减水剂及粉煤灰)混凝土的抗拉试验，发现混凝土随着荷载速率及养护条件，其极限拉伸和抗拉强度波动很大，在极慢速(接近实际温度和湿度缓慢变化速度)条件下，其极限拉伸可达(2～3)×10，显然这里包含了徐变变形，这对温度收缩应力是很有利的(在强度计算中用松弛系数乘以弹性应力与按变形计算增加极限拉伸是等同的)。
33-4
-4-4-4
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特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。
合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，推荐齐斯克列里经验公式：
p.a
(2)式中 ε——混凝土的极限拉应变；
f——标准抗拉强度；
p——配筋率×100；
d——钢筋直径单位cm；
这是瞬时荷载作用下的公式，如果极慢速约束变形作 用考虑徐变作用，至少可以增加一倍。6.结构设计或施工中近似计算的模型选择
我国在工民建领域解决变形作用引起裂缝的问题主要是按混凝土设计规范采取设永久性变形缝的办法，根据现浇、预制、土中、室 内、露天等条件，有明确的伸缩缝许可间距规定。该规定自从50年代沿用苏联规范规定，我们当时曾多次向苏联有关单位和苏联专家咨询有关规定的依据，他们的回答：“全凭经验”，采取相似规定的还有东欧及其它一些国家。的确，该法解决了许多工程裂缝问题，其缺点是伸缩缝止水带经常渗漏并难以维修。更重要的是在实践中发生了许多反常现象：有的工程尺寸很小，却出现了严重开裂；另外也有的工程超长而未出现明显开裂，说明设缝与否，不是决定开裂与否的唯一因素。其它如材料级配、结构约束、结构配筋、施工工艺、养护条件以及环境温湿度气象条件等综合因素都影响结构约束内力及裂缝的出现。通过实际工程裂缝反算与现场推力试验，假定结构相互连续式约束采用水平弹簧模型，弹簧侧移刚度由试验和经验给出。推导出长墙中部正截面法向拉应力，端部剪应力，伸缩缝许可间距以及一再从中间开裂的机理，见参1.2。在排架及框架约束应力分析中提出了考虑弹性抵抗作用、装配式系数、徐变影响系数、开裂刚度及利用混凝土后期强度的计算发表于1957～1958年，见参考文献3、4、5、6。多年来通过裂缝处理实践近似理论计算进行了反复的校核与补充。7.裂缝控制设计原则与措施
钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的tc阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性．裂缝分为表面裂缝，浅层裂缝，纵深裂缝(深层裂缝)，贯穿裂缝等。少量有害裂缝采用近代化学灌浆技术处理，满足设计使用和耐久性要求，不应因此降低工程质量评定标准。
在宝钢近百项大体积混凝土工程，上海浦东世界金融大厦、新上海国际大厦、浦贸大厦、周长1000余米的8万人体育场、民防大厦、国际网球中心、人民广场地下车库、厦门国际会展中心、青岛国际会展中心、深圳鸿基大厦转换层都是超长大体积混凝土工程，通过综合措施，都满足设计和正常使用要求。参考文献
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Engineering.Atlanta U.S.A,1989,9:11～13
收稿日期 2000－05－07
地
址 上海宝山丁家桥宝钢指挥部(201900)
电
话 021－56103621
Cracking Control of Reinforced Concrete Construction
Wang Tiemeng
〔Abstract〕Cracking Control of Reinforced Concrete is o ne of the most important problems in civil engineering,specially after developme nt of pumping concrete,as increased uniformity of concrete,as more difficulty of cracking control.On the bases of large amount of cracks treating experience and exprimental research,the author has summarized reason of cracking、restraint de formation characteristic、design principle“to resist” and “to release” and p ut forward comprehensive method for cracking control.〔Key words〕Crack shrinkage creep relaxation restraint tensile strain “to resist and to release” serviceability comprehensive
第四篇：钢筋混凝土结构的裂缝控制
内容摘要：通过多年的现场观察，通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
目录
一、绪论...................................................................................................解决混凝土裂缝问题的必要性…………………………….………..错误！未
定义书签。
钢筋混凝土裂缝对结构破坏的影响……..…………………………错误！未
定义书签。
除荷载作用外产生混凝土裂缝的各个因素…………………........2
二、本论..................................................................................................2（一）钢筋混凝土裂缝的直接原因………………………………...3
1.混凝土的收缩及水化热的增加...............................................3 2.混凝土强度等级提高对混凝土裂缝的影响.............................33.建筑物结构约束应力不断增大................................................3
4.混凝土外加剂的负效应.............................................................3
5.设计忽略结构约束问题.............................................................3
6.混凝土浇筑后养护方法不当………...……………………....3 7.混凝土抗拉性能不足..............................................................3
（二）钢筋混凝土承受变形应力的特点........................................4
1.“抗与放”设计准则..............................................................4 2.约束内力与结构刚度的关系..................................................5 3.钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别..............................6
（三）混凝土的某些基本物理力学性质.........................................6
1.混凝土的收缩及水化热...........................................................6
2.混凝土的徐变（蠕变）因素的考虑.......................................7
3.混凝土的抗拉强度及极限拉伸..............................................8
（四）结构设计或施工中近似计算的模型选择.............................9
四、结论.................................................................错误！未定义书签。
五、致
谢...........................................................错误！未定义书签。
六、参考文献.........................................................错误！未定义书签。
论钢筋混凝土结构的裂缝控制
一.绪论
多年来，在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然出现，且有日趋增多的趋势。它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联A.флолейт 教授的钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3 ～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋 2 混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。
国内外关于荷载作用下钢筋混凝土构件的设计都有自己的经验公式，并已纳入有关规范，尽管计算结果出入较大，但毕竟可以参考应用。但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明，这种裂缝的原因主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或原混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
二.本论
（一）钢筋混凝土裂缝的直接原因
1.混凝土的收缩及水化热增加
自从70年代末(1978～1979年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。2.混凝土强度等级提高对混凝土裂缝的影响
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的 选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。3.建筑物结构约束应力不断增大
结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。4.混凝土外加剂的负效应
外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。5.设计忽略结构约束
国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。6.混凝土浇筑后养护方法不当 目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。7.混凝土抗拉性能不足
这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉强 度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
综合上述，国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量(均质性)有很大的提高，对供应方式有重要的改进，但是对混凝土的裂缝控制的难度大大增加了，因此，这类问题不是我国特有的技术问题，是国际上钢筋混凝土的共性难题。
过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变，新的定义是：“任意体量的混凝土，其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积混凝土”，这是美国混凝土协会的定义。由此可见，在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝，特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，收缩换算为当量降温。
（二）钢筋混凝土承受变形应力的特点 1.“抗与放”设计准则
结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值，则内应力为零，也就不可能产生任何裂缝。如果变形受到约束，在全约束状态下则应力达到最大值，而变形为零。在全约束与完全自由状态的中间过程，即为弹性约束状态，亦即自由变形分解成为约束变形和显现变形(实际变形)。实际变形越大，约束应力越小；实际变形越小，约束应力越大，这种约束状态与荷载作用下的结构受力状态(虎克定律)有着根本区别。
在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，超过混凝土的抗拉强度，导致开裂。所以，提出了“抗与放” 的设计准则，应当在工程设计中，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用。从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
2.约束内力与结构刚度的关系
外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关，但在变形作用条件下，结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关，尚与结构刚度有关，这是约束内力与荷载内力的重要区别。
约束力矩不仅与温差和截面高度有关，而且与梁的抗弯刚度成正比，刚度越大，约束力矩越大，这适宜于裂缝出现及扩展阶段，当然应当考虑钢筋混凝土的抗弯刚度是变化的。当温差不断增加，钢筋混凝土构件进入极限状态时，裂缝充分发展，刚度下降并趋近于零时则力矩也趋近于零。所以，变形力矩不影响结构的极限状态，这一论断己为实验证实。但是裂缝影响使用(渗漏)及耐久性(钢筋锈蚀)。如果结构的承载力由抗剪、抗冲切作决定，变形作用引起的贯穿性裂缝可能降低承载力。
3.钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别
任何尚未荷载作用的混凝土，它的组合材料包括水泥、水、砂、石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝，这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝，继续扩展对素混凝土迅速导致破坏。但是，对于钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度问题，使其不达到有害程度。因此，构造配筋显得十分重要，可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝(用许多微细无害裂缝取代少量粗大的有害裂缝)。
（三）混凝土的某些基本物理力学性质
1.混凝土的收缩及水化热
在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔，半径约小于300A(A＝10－10m)。其中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约20年，但其主要部分的收缩是在最早的1～2年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且拖延时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了，但其收缩约大25％。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。
众所周知，水灰比大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。如水灰比为0.6的收缩比水灰比为0.4的收缩增加约40％。有时尽管水灰比不变，增加用水量，同时增加水泥量即水泥浆量，如水泥浆量为0.2(水泥浆占混凝土总重量比例)比0.4时的收缩量增加约45％。减水剂可有效的降低水灰比及用水量，而粉煤灰具有圆珠润滑效应和火山灰效应，所以“双掺技术”对泵送混凝土既可提高和易性又可减少收缩。养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小，许多结构所处的环境湿度波动很大，如最低30％～40％，最高达80％～90％。环境温度越高，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。
混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用，但是与配筋率的高低有关，按目前构造配筋率的情况看来，降低收缩的影响是比较小的。根据泵送商品混凝土的收缩试验，其收缩值约在6～8×10-4，有的试验还远远超过了这个数量，有些大桥的桥墩和高层建筑的厚壁立柱由于施工质量及过大的坍落度，形成了中部骨料多，外部或上表面砂浆厚，从而形成极不均匀的收缩，砂浆和水泥浆的收缩比混凝土的收缩大约增加2～5倍，并由于表面水份蒸发快从而形成大面积的表面裂缝。混凝土粗细骨料的含泥量和粉料含量都增加收缩。
目前建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度试验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的试验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的材料。各种水泥的水化热试验比较容易，一般水泥厂家都已进行专门的试验，有资料可查，不在赘述。2.混凝土的徐变(蠕变)因素的考虑
混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只能应用其中主 要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。从不利方面看来，它可以造成预应力损失，增加挠度，可以降低钢筋和混凝土的粘着力等。从有利方面看来，它可以使弹性的温度收缩应力大大的松弛，根据变形速率及混凝土龄期，它对应力降低的程度约0.3～0.8倍，保温保湿养护越好，降温越慢，松弛系数越小。3.混凝土的抗拉强度及极限拉伸
泵送混凝土浇注后，其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加，对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度增长较小。
相对变形约束应力，混凝土的极限拉伸尤为重要，国内外曾进行过一些试验研究。例如苏联布拉茨克和克拉斯诺雅尔斯克水电站的试 验表明混凝土轴向拉伸应变值变化范围为0.5×10-4～1.0×10-4。法国鲍斯进行的轴向拉伸试验。在抗拉强度为2.05MPa时，局限拉伸值为0.9×10-4。美国卡普兰在轴向拉伸试验中极限拉伸值为0.81×10-4。前苏联齐斯克列里提出当轴向抗拉强度为1.2MPa时，极限拉伸为0.7×10-4。我国水工系统研究单位和工程单位)对混凝土的极限抗拉强度也作过不少研究，并在工程中采用。如丹江工程混凝土极限拉伸值为(0.58～0.8)×10-4，乌江渡工程为(0.6～1.02)×10-4等等，极限拉伸很小，抗裂能力很弱(收缩变形超过极 限拉伸5～10倍)。冶金系统，不少设备基础，特别是高炉基础、炼钢基础，混凝土的浇注量大多在5000m3以上，轧钢基础的混凝土量100000m3～200000m3，厚度2.5m～9.5m，长度由35m～600m，均属超长超厚的大体积钢筋混凝土，开裂后可引起钢筋的锈蚀、降低持久强度、刚度和防水性能、严重者影响自动化生产工艺。防止和控制这类基础的温度裂缝也是很重要的。为此我们在民用建筑工程中开展了混凝土轴向拉伸强度及变形性能的试验研究。通过对双掺(减水剂及粉煤灰)混凝土的抗拉试验，发现混凝土随着荷载速率及养护条件，其极限拉伸和抗拉强度波动很大，在极慢速(接近实际温度和湿度缓慢变化速度)条件下，其极限拉伸可达(2～3)×10-4，显然这里包含了徐变变形，这对温度收缩应力是很有利的(在强度计算中用松弛系数乘以弹性应力与按变形计算增加极限拉伸是等同的)。
特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，推荐齐斯克列里经验公式。这是瞬时荷载作用下的公式，如果极慢速约束变形作 用考虑徐变作用，至少可以增加一倍。
（四）结构设计或施工中近似计算的模型选择
我国在工民建领域解决变形作用引起裂缝的问题主要是按混凝土设计规范采取设永久性变形缝的办法，根据现浇、预制、土中、室 内、露天等条件，有明确的伸缩缝许可间距规定。该规定自从50年代沿用苏联规范规定，我们当时曾多次向苏联有关单位和苏联专家咨询有关规定的依据，他们的回答：“全凭经验”，采取相似规定的还有东欧及其它一些国家。的确，该法解决了许多工程裂缝问题，其缺点是伸缩缝止水带经常渗漏并难以维修。更重要的是在实践中发生了许多反常现象：有的工程尺寸很小，却出现了严重开裂；另外也有的工程超长而未出现明显开裂，说明设缝与否，不是决定开裂与否的唯一因素。其它如材料级配、结构约束、结构配筋、施工工艺、养护条件以及环境温湿度气象条件等综合因素都影响结构约束内力及裂缝的出现。通过实际工程裂缝反算与现场推力试验，假定结构相互连续式约束采用水平弹簧模型，弹簧侧移刚度由试验和经验给出。推导出长墙中部正截面法向拉应力，端部剪应力，伸缩缝许可间距以及一再从中间开裂的机理。在排架及框架约束应力分析中提出了考虑弹性抵抗作用、装配式系数、徐变影响系数、开裂刚度及利用混凝土后期强度的计算发表于1957～1958年，多年来通过裂缝处理实践近似理论计算进行了反复的校核与补充。
三、结论
所以就我个人观点来看，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限是由结构使用功能决定的。裂缝分为表面裂缝、浅层裂缝、纵深裂缝（深层裂缝）、贯穿裂缝等。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技 12 术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对于水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性。少量有害裂缝采用适当的近代化学灌浆技术处理后，便可满足其设计使用和耐久性要求，也就不应因此降低工程质量评定标准。
参考文献
1.周文;;施工中混凝土裂缝的控制措施[J];水运工程;2006年02期 2.吕清芳;混凝土结构耐久性环境区划标准的基础研究[D];浙江大学;2007年
3.李树奇;大体积混凝土防裂技术措施的研究[D];天津大学;2004年 4.尤仲鹏;厦门海沧大桥锚碇超大体积混凝土配合比与温控防裂技术[J];混凝土;2006年03期
5.浅谈如何防治大体积混凝土施工裂缝 作者:夏志林,李日东
第五篇：钢筋混凝土现浇板裂缝成因分析及处理
钢筋混凝土现浇板裂缝成因分析及处理
钢筋混凝土现浇板裂缝成因分析及处理
一、钢筋混凝土现浇板裂缝成因分析
一般情况下，楼屋面板裂缝表现为：表面龟裂，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。一)混凝土原材料质量方面 1.水泥凝结或膨胀不正常；
2.骨料中含泥量过多；
3.碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应，生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏，产生裂缝；
4.水灰比、塌落度过大，或使用过量粉砂。
二)施工质量方面
1.混凝土施工过分振捣，模板、垫层过于干燥。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之间洒水不够，过于干燥，引起混凝土塑性收缩，产生裂缝。
2.混凝土浇捣时过分振捣会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。
3.施工工艺不当引起，致使支座处负筋下陷，保护层过大，固定支座变成塑性铰支座，使板上部沿梁支座处产生裂缝；施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，造成混凝土楼板的弹性变形，在混凝土早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂；大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。
4.后浇带施工不慎而造成的板面裂缝。科学、合理留置砼施工缝。施工缝留置应按有关原则合理留置，通常留置在剪力较小的部位，对于单向板通常留置在平行于板的短边的任何位置；有主次梁的楼板，宜顺着次梁方向浇筑，施工缝应留置在次梁跨度的中间1/3范围内。对于双向板应根据其受力特点，按设计要求留置施工缝。
5.楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当，保护层厚度不足可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
6.混凝土的收缩(温度裂缝)。混凝土处在温差变化较大的环境下，将会使其收缩更为加剧。混凝土浇捣后未及时浇水养护，产生温度应力而出现裂缝，这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位，即板角处。三)设计方面 1.地基的不均匀沉降
如在软土地基下采用扩展基础，对于相对较长的条式楼来说，要保证沉降均匀相当困难。由于基础不均匀沉降，引起楼房的拉裂或钢筋混凝土现浇板的开裂。2.荷载的作用
设计人员在进行现浇板的配筋计算过程中，通常只是根据其承载能力确定配筋量，往往忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算，由此而引起裂缝的产生，这些裂缝有时也会超过规范的最大允许值。3.结构体型突变及未设置必要的伸缩缝
房屋长度过长，而又未考虑设置伸缩缝。当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时，就会引起裂缝的产生。另外，平面布局凹凸较多，即转角也越多，这些转角处由于应力集中形成薄弱部位，一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。
4.照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中，有时过于集中，使该处的现浇板厚度大大削弱，从而引起现浇板在该处开裂。
二、裂缝的预防措施
对于现浇板的裂缝，可采取以下几个方面的措施，以减少或避免这些裂缝的出现： 一)混凝土原材料质量方面
1.严把原材料进货关，认真检验，严控砂的粒径及含泥量，做好各项试验。
2.严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
二)施工质量
1.混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。
2.混凝土楼板浇筑完毕后，表面刮抹应限制到最小程度，防止在混凝土表面撒干水泥刮抹，并加强混凝土早期养护。楼板浇筑后，对板面应及时用材料覆盖、保温，认真养护，防止强风和烈日曝晒。3.严格施工操作程序，杜绝过早拆模。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片，承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
4.后浇带施工应制定施工方案，杜绝在后浇带处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝，以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时杜绝在浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂，造成变形。
5.对于较粗的线管或多根线管的集散处，可增设垂直于线管的抗裂短钢筋网加强。线管敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的混凝土灌筑顺利和振捣密实。当线管数量众多，使集散口的混凝土截面大量削弱时，宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各设2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。6.加强对楼面混凝土的养护。早期的妥善养护可避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝发生，施工中必须坚持覆盖麻袋或草包，进行一周左右的妥善保湿养护，并可采用喷养护液进行养护。7.严格控制板面负弯矩钢筋的保护层厚度。板的保护层厚度不应大于1.5厘米。
三)设计方面
1.对于地基的不均匀沉降，可通过调整基础的选型进行控制，如采取改用深基础及桩基础等方式以减少这类裂缝的发生。
2.在板角增加辐射筋。现浇板的四周在设计上都已配置负弯矩筋，但针对绝大多数裂缝产生于板角这一现象，在板角四周增设辐射筋，使产生裂缝的应力作用方向与辐射筋相一致，能有效地抑制裂缝。3.平面布置尽量减少凹凸现象和设置必要的伸缩缝。
三
一、钢筋混凝土现浇板裂缝成因分析
一般情况下，楼屋面板裂缝表现为：表面龟裂，纵向、横向裂缝以及斜向裂缝。一)混凝土原材料质量方面 1.水泥凝结或膨胀不正常；
2.骨料中含泥量过多；
3.碱性骨料有可能与碱性很强的水泥起化学反应，生成有膨胀能力的碱——硅凝胶而引起混凝土膨胀破坏，产生裂缝；
4.水灰比、塌落度过大，或使用过量粉砂。
二)施工质量方面
1.混凝土施工过分振捣，模板、垫层过于干燥。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出水分、空气，表面呈现泌水而形成竖向体积缩小沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。而模板、垫层在浇筑混凝土之间洒水不够，过于干燥，引起混凝土塑性收缩，产生裂缝。
2.混凝土浇捣时过分振捣会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。
3.施工工艺不当引起，致使支座处负筋下陷，保护层过大，固定支座变成塑性铰支座，使板上部沿梁支座处产生裂缝；施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载，造成混凝土楼板的弹性变形，在混凝土早期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致楼板产生内伤或断裂；大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。
4.后浇带施工不慎而造成的板面裂缝。科学、合理留置砼施工缝。施工缝留置应按有关原则合理留置，通常留置在剪力较小的部位，对于单向板通常留置在平行于板的短边的任何位置；有主次梁的楼板，宜顺着次梁方向浇筑，施工缝应留置在次梁跨度的中间1/3范围内。对于双向板应根据其受力特点，按设计要求留置施工缝。
5.楼面垫层内铺设的暗装水管、电线套管铺设不当，保护层厚度不足可能造成板面沿管线长度方向产生裂缝。
6.混凝土的收缩(温度裂缝)。混凝土处在温差变化较大的环境下，将会使其收缩更为加剧。混凝土浇捣后未及时浇水养护，产生温度应力而出现裂缝，这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位，即板角处。三)设计方面 1.地基的不均匀沉降
如在软土地基下采用扩展基础，对于相对较长的条式楼来说，要保证沉降均匀相当困难。由于基础不均匀沉降，引起楼房的拉裂或钢筋混凝土现浇板的开裂。2.荷载的作用
设计人员在进行现浇板的配筋计算过程中，通常只是根据其承载能力确定配筋量，往往忽略了对板在正常使用阶段由其承受的荷载而引起的挠度及裂缝宽度的验算，由此而引起裂缝的产生，这些裂缝有时也会超过规范的最大允许值。3.结构体型突变及未设置必要的伸缩缝 房屋长度过长，而又未考虑设置伸缩缝。当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时，就会引起裂缝的产生。另外，平面布局凹凸较多，即转角也越多，这些转角处由于应力集中形成薄弱部位，一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝。
4.照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设于现浇板中，有时过于集中，使该处的现浇板厚度大大削弱，从而引起现浇板在该处开裂。
二、裂缝的预防措施
对于现浇板的裂缝，可采取以下几个方面的措施，以减少或避免这些裂缝的出现： 一)混凝土原材料质量方面
1.严把原材料进货关，认真检验，严控砂的粒径及含泥量，做好各项试验。
2.严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。
二)施工质量
1.混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。
2.混凝土楼板浇筑完毕后，表面刮抹应限制到最小程度，防止在混凝土表面撒干水泥刮抹，并加强混凝土早期养护。楼板浇筑后，对板面应及时用材料覆盖、保温，认真养护，防止强风和烈日曝晒。3.严格施工操作程序，杜绝过早拆模。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片，承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝。
4.后浇带施工应制定施工方案，杜绝在后浇带处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝，以及施工中钢筋被踩弯等现象。同时杜绝在浇注混凝土前就将部分模板、支柱拆除而导致梁板形成悬臂，造成变形。
5.对于较粗的线管或多根线管的集散处，可增设垂直于线管的抗裂短钢筋网加强。线管敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的混凝土灌筑顺利和振捣密实。当线管数量众多，使集散口的混凝土截面大量削弱时，宜按预留孔洞构造要求在四周增设上下各设2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。6.加强对楼面混凝土的养护。早期的妥善养护可避免表面脱水并大量减少混凝土初期伸缩裂缝发生，施工中必须坚持覆盖麻袋或草包，进行一周左右的妥善保湿养护，并可采用喷养护液进行养护。7.严格控制板面负弯矩钢筋的保护层厚度。板的保护层厚度不应大于1.5厘米。
三)设计方面
1.对于地基的不均匀沉降，可通过调整基础的选型进行控制，如采取改用深基础及桩基础等方式以减少这类裂缝的发生。
2.在板角增加辐射筋。现浇板的四周在设计上都已配置负弯矩筋，但针对绝大多数裂缝产生于板角这一现象，在板角四周增设辐射筋，使产生裂缝的应力作用方向与辐射筋相一致，能有效地抑制裂缝。3.平面布置尽量减少凹凸现象和设置必要的伸缩缝。
三、裂缝的处理方法
1.对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时，可用抹压一遍处理。
2.其他一般裂缝处理，可将板缝清洗后用1：2或1：l水泥砂浆抹缝，压平养护。
3.当裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用1：2水泥砂浆抹平，也可采用环氧胶泥嵌补。
4.当楼板出现裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高板的整体性。
5.通长、贯通的危险结构裂缝，裂缝宽度大于0.3毫米的，可采用结构胶粘扁钢加固补强，板缝用灌缝胶高压灌胶。1.对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时，可用抹压一遍处理。2.其他一般裂缝处理，可将板缝清洗后用1：2或1：l水泥砂浆抹缝，压平养护。
3.当裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用1：2水泥砂浆抹平，也可采用环氧胶泥嵌补。
4.当楼板出现裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高板的整体性。
5.通长、贯通的危险结构裂缝，裂缝宽度大于0.3毫米的，可采用
