關于混凝土結構設計抗裂問題解決措施探討

摘要：隨著我國經濟快速發展，建筑業也得到了前所沒有進步空間，因此，建筑業混凝土裂縫是混凝土的使用中普遍存在的現象，混凝土裂縫的出現會對其整體結構及性能造成不利影響。因此在混凝土的結構設計過程中要著重預防混凝土開裂的現象。本文結合工作經驗主要探討了造成混凝土出現裂縫的主要原因，并提出了幾點有效防止混凝土結構設計中出現裂縫的措施。

關鍵詞：建筑工程；混凝土；結構設計；抗裂；措施

前言：

混凝土是把集料膠用膠凝材料合成整體的工程復合材料的統稱。混凝土多由沙、石、水及其他有機或無機的膠結料組成，具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單等特點，被廣泛應用到土木工程當中。但是由于混凝土自身極限拉伸變形幅度小，很容易出現變形、裂縫等現象，不僅大大降低了混凝土的承載能力，而且影響建筑物的外觀和使用壽命，甚至有可能危害到人的健康和生命。因此，在混凝土結構設計中，設計人員要采取有效措施，預防混凝土出現裂縫的現象。

一、混凝土裂縫形成的原因

混凝土裂縫有幾種不同的表現形式，大體可分為干縮裂縫、塑性裂縫、不均勻沉陷裂縫及溫度裂縫，具體如下：

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫處于混凝土表層，呈縱橫交錯狀分布，紋路較細。這種裂縫多出現于混凝土結構的變截面處，或是大面積混凝土的平面部位，裂縫的大小隨著溫度及濕度的變換而不斷發展。干縮裂縫的產生原因是混凝土成型后，由于保護措施采取不當，使其表面的水分快速蒸發，體積也迅速收縮，但是因為內部水分蒸發慢，體積收縮小，致使表面體積的收縮收到阻礙，產生了拉應力，使得地基或墊層約束了體積的收縮，混凝土表面出現干縮裂縫的現象。

1.2 塑性裂縫

塑性裂縫是較為常見的混凝土裂縫形式，一般出現于混凝土結構表面，裂縫的長短不一且沒有固定形狀，每個裂縫間互不相連。這種裂縫形成于混凝土澆筑后四小時左右，混凝土的溫度與周邊環境溫度相差過多，表面的水分蒸發快，使得混凝土的體積快速收縮。由于早期混凝土的強度低，無法抵抗變形應力，就會出現塑性裂縫。

1.3 不均勻沉陷裂縫

這種裂縫大都是貫穿性裂縫，受沉陷情況的影響，出現的部位也不同，但是一般都以與地面垂直或呈30~45。角的方向發展，且裂縫的寬度不易受溫度的影響而變化。混凝土產生不均勻沉陷裂縫的原因是在混凝土澆筑前，未對結構下的地基進行夯實和加固處理，致使澆筑混凝土后，地基產生不均勻沉降，將混凝土拱出裂縫。

1.4 溫度裂縫

溫度裂縫的分布及走向沒有規律可循，這種裂縫主要出現于施工時期，裂縫的寬度沿全長的變換不大，但是受溫度的影響較大，夏季裂縫較窄，冬季較寬。溫度裂縫的產生原因是混凝土基礎澆筑后，硬化時會釋放出大量的熱，使得內部溫度急劇上升，導致混凝土內外部溫差過大，表面因溫度的變換而產生較大的降溫收縮，產生的拉應力造成抗拉強度和彈性模量較低的初期混凝土表面出現裂縫。

二、混凝土結構設計中的抗裂措施

2.1 選用正確的混凝土原材料

混凝土摻入過多的水泥或用水量過大，使用的粗骨料少，振搗不良等都容易導致裂縫的出現，因此選用正確的混凝土原料很重要。從20 世紀初期開始，就有了往混凝土中摻入火山灰以減小水化放熱現象的辦法；到了20 世紀30 年代，低熱水泥被逐漸應用到混凝土的制造中。所以，在混凝土配合比設計中，可選擇水熱化低、收縮量小的水泥，一般采用粉煤灰水泥和礦渣硅酸鹽水泥，并嚴格控制水和灰的比例，盡量少的使用水和水泥，并添加適量的外加劑，這樣就可以有效減少混凝土開裂的現象。

2.2 加強混凝土的承載力

混凝土自身的承載力雖然很強，但是隨著時間的推移及周圍環境的影響，很容易受到風化和侵蝕，久而久之，其承載力會慢慢下降，混凝土承載力的降低也是引起開裂的主要原因。因此，在對混凝土結構設計時，要充分考慮混凝土的劣化情況，根據混凝土的具體使用場合加強對混凝土的安全儲備，以保證混凝土結構在以后的使用中更安全、更耐久，進而防止裂縫的出現。

2.3 減小地基的不均勻沉降

除混凝土自身原因外，地基的不均勻沉降也可使硬化后的混凝土產生裂縫。因此在澆筑混凝土之前，要加強地基基礎的整體性能，以減小因地基的不均勻沉降對混凝土結構產生影響，以獨立基礎為例，可采用設置拉梁、使用筏板或箱型基礎等辦法。地基的不均勻沉降是由土地本身的軟硬程度不均造成的，因此可對較為松軟的土質進行重分的夯實和加固，還可采取加大基礎底面積或將局部的土換掉等措施。

2.4 管線預埋處的抗裂處理

管線預埋處若處理不當，很容易造成混凝土出現裂縫的情況，因此在對管線進行敷設時，可增加一些與管線相互垂直的鋼筋網片，要盡量避免管線的立體交叉穿越。對于多根管線的集聚處，可采用放射狀分布方式，盡量不使用緊密的平行排列，以保障管線底部的混凝土振搗密實。

2.5 設置后澆帶

對于有些超長建筑物來說，為了不影響建筑物的外部美觀和其使用功能，一般不在建筑物上設伸縮縫，這就導致混凝土的收縮應力和溫度應力引起混凝土結構出現變形和裂縫，對于這種情況，在混凝土結構設計的過程中要合理設置后澆帶，即每隔30~45m左右設置一道，于混凝土澆筑45~60d 后澆筑。

2.6 其他綜合保護措施

為提升混凝土結構的綜合性能，除上述幾點預防措施外，還需要做好其他綜合保護措施，這里以鋼筋混凝土為例。鋼筋混凝土結構中，混凝土與鋼筋以一定配比相結合，共同工作。因此，足夠的配筋是加強混凝土結構承載力的首要條件，鋼筋在混凝土中的錨固是混凝土與鋼筋能夠共同工作的重要保證。為了有效降低溫度應力對混凝土產生的不利影響，在對受力鋼筋進行配筋時，可采用雙層雙向的辦法，或在受力鋼筋外側增加雙層雙向的鋼筋網片，另外，要合理控制鋼筋間的距離（一般以不超過15cm為最佳）。在制造鋼筋混凝土的過程中，要將鋼筋表面的泥污、油污或銹漬去除干凈，使鋼筋與混凝土能夠更好的結合，保證混凝土對鋼筋的握裹力。由于如果鋼筋表面的污染物未處理干凈，使包裹鋼筋的混凝土堿性降低，失去對鋼筋的保護作用，那么鋼筋就容易受到銹蝕，鋼筋的銹蝕物發生膨脹，導致混凝土所受拉應力超過其極限拉應變值，使混凝土沿鋼筋走向出現裂縫。隨著鋼筋表面銹蝕越來越嚴重，混凝土裂縫也會越來越大，這就會導致混凝土整體結構承載力下降，甚至危及結構的安全。對于這種情況，在混凝土結構設計時要根據《混凝土結構設計規范》的要求，在鋼筋外部設立較厚的保護層，這樣可以有效使鋼筋與外界相隔絕，降低鋼筋銹蝕的風險，減少混凝土出現裂縫的情況。

混凝土出現裂縫的現象不可避免，因此在混凝土結構設計時，應對可能出現的裂縫制定好相應的預防措施，盡量減少混凝土開裂的情況，確保構件穩定工作，使建筑物的安全及使用壽命得到保障。

三、結束語

總之，混凝土裂縫是一種常見的現象，這些裂縫不僅會影響混凝土的承載力，而且會縮短建筑物的使用壽命。所以，設計單位要對混凝土可能會出現的裂縫問題引起足夠的重視，并采取科學有效的措施提升混凝土的抗裂性能，盡量預防裂縫的出現和發展，以確保建筑物的安全性和耐久性。

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