鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法

　　現(xiàn)代工程建設(shè)的規(guī)模日趨宏大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，施工工藝發(fā)生了巨大的變化，人們對建筑質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，在這種建筑形勢下工程結(jié)構(gòu)的裂縫問題變得日趨突出。現(xiàn)代工程建設(shè)的規(guī)模日趨宏大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，施工工藝發(fā)生了巨大的變化，人們對建筑質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，在這種建筑形勢下工程結(jié)構(gòu)的裂縫問題變得日趨突出。

　　結(jié)構(gòu)物的裂縫是具有相當(dāng)普遍性的技術(shù)難題，對于混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等具有同等重要性。早自三十年代起，許多老師學(xué)者應(yīng)用斷裂力學(xué)理論解決與處理工程問題，自五十年代以后又有老師學(xué)者試用物理力學(xué)方法從分子結(jié)構(gòu)的微觀作用來探索宏觀結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度問題。在混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及磚石結(jié)構(gòu)方面仍然采用建筑力學(xué)的方法(材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué))即假定材料是均質(zhì)、彈性、各向同性等。計(jì)算中材料的本構(gòu)關(guān)系是采用試驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此這發(fā)球半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法。斷裂力學(xué)在較為均質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域作出了巨大的貢獻(xiàn)

　　在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及磚石結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用何種方法進(jìn)行具有成效的研究，還是一個(gè)值得深入探討的問題，根據(jù)本文作者多年從事工程裂縫處理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：

　　工程裂縫問題是具有高度綜合性質(zhì)的復(fù)雜問題，它涉及到結(jié)構(gòu)形式，材料及其組合，施工工藝，地基基礎(chǔ)以及周圍環(huán)境(溫度、濕度、風(fēng)速、化學(xué)腐蝕等)，而且所有這些參數(shù)都與時(shí)間有關(guān)

　　1. 大體積混凝土的定義

　　任意體量的混凝土，其尺寸的大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(jié)構(gòu)稱為大體積混凝土。作者認(rèn)為過去以厚度為單一的依據(jù)已顯不足，雖然厚度只有數(shù)厘米的薄壁結(jié)構(gòu)，水化熱已沒有意義，但收縮裂縫已顯得十分突出，因此，此處“大體積”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(jī)。

　　2. 結(jié)構(gòu)因素

　　工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)對結(jié)構(gòu)的約束作用有充分的了解。結(jié)構(gòu)物的變形有三種：自由變形、約束變形和實(shí)際變形，其中只有約束變形產(chǎn)生約束應(yīng)力。約束變形(約束應(yīng)力)超過建筑材料的極限拉伸(抗拉強(qiáng)度)，便引起裂縫。

　　變形作用引起的作用力有最大值，設(shè)計(jì)者可以采取“抗與敵”或“抗放兼施”進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)。如何根據(jù)結(jié)構(gòu)具體條件選用上述哪一種合適的方法和理論的良好結(jié)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(jié)構(gòu)所受到的外部作用分為：外荷載(靜動(dòng)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(jié)構(gòu)裂縫分析，首先應(yīng)當(dāng)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(shè)計(jì)承載力約30%的結(jié)構(gòu)拆模后發(fā)現(xiàn)0.1mm左右的裂縫是正常的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的極限承載力取決于抗拉、搞剪和穩(wěn)定條件時(shí)變形作用引起的裂縫對結(jié)構(gòu)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(guān)系”是不全面的，有時(shí)誤事。

　　從工程經(jīng)驗(yàn)中知道混凝土大底板對墻的約束系數(shù)Cx比地基對混凝土底板的約束系數(shù)約大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(chǔ)約束長墻出現(xiàn)輕微的豎向裂縫是可以諒解的，經(jīng)略加處理仍然滿足設(shè)計(jì)施工要求，不宜據(jù)此降低評級標(biāo)準(zhǔn)。

　　設(shè)計(jì)時(shí)注意構(gòu)造配筋十分重要，目前國內(nèi)設(shè)計(jì)對此都不夠重視，對結(jié)構(gòu)抗裂影響很大，對連續(xù)式梁板不宜采用分離式配筋，孔洞處配加強(qiáng)，對混凝土腰部增配構(gòu)造鋼筋，構(gòu)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(qiáng)度等級，盡量在水平結(jié)構(gòu)中，如梁、板、墻等，用低檔強(qiáng)度C25~C35，利用后期強(qiáng)度R60.

　　3. 材料因素

　　在混凝土強(qiáng)度等級既定條件下，攪拌站根據(jù)混凝土級配國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)氐臈l件進(jìn)行優(yōu)選，盡可能降低水泥用量，降低水灰比，降低含砂率，增加細(xì)度模數(shù)及粗骨料粒徑，在混凝土中適當(dāng)摻量的究煤灰對降水化熱，提高和易性降低堿骨料反應(yīng)等都有好處。應(yīng)開展各種材料及級配，收縮性能的實(shí)驗(yàn)時(shí)間不應(yīng)低于一年。對于砼的出罐坍落度及現(xiàn)場坍度應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)和施工時(shí)的控制不宜產(chǎn)生坍落度越大越方便的誤導(dǎo)。宜開展除抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)外的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究，以有利于選擇抗裂性較高的混凝土級配。嚴(yán)格對外加劑的稱量進(jìn)行經(jīng)常性的檢驗(yàn)，預(yù)防失常。對水泥及骨料的化學(xué)分析應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。

　　4. 施工因素

　　施工單位應(yīng)在混凝土澆注前作詳細(xì)的混凝土澆灌施工組織設(shè)計(jì)，并協(xié)調(diào)攪拌站、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及甲方管理部門組成混凝土澆灌領(lǐng)導(dǎo)小組，對混凝土的澆灌、振搗、養(yǎng)護(hù)及坍落度控制作出技術(shù)方案，并嚴(yán)格執(zhí)行，特別是對坍落度的控制必須嚴(yán)格且得到攪拌站的同意，保溫保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)不低于半個(gè)月，重大工程就不低于一個(gè)月，注意后澆帶的施工經(jīng)常出現(xiàn)兩個(gè)問題：一、后澆帶構(gòu)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(jiān)測手段跟蹤測試，控制養(yǎng)護(hù)條件。

　　5. 環(huán)境因素

　　從過去混凝土施工的教訓(xùn)看來混凝土的澆灌過程中環(huán)境的氣象條件十分重要，包括氣溫、寒潮情況相對濕度、風(fēng)速狀態(tài)、降雨等。為宜在雨中澆灌混凝土，它嚴(yán)重地增加水灰比，降低抗裂性，火勢與寒潮都會(huì)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(lián)系。

  二級結(jié)構(gòu)工程師

更多信息請?jiān)L問：結(jié)構(gòu)工程師頻道    結(jié)構(gòu)工程師論壇