淺析混凝土破壞形態與鋼筋配置之間的關系

王禮貴 徐周會

（臺州市公路水運工程監理咨詢有限公司 浙江臺州 317000）

1 鋼筋混凝土的定義

在建設工程施工中，鋼筋混凝土結構可采用現澆成型或預制成型，因混凝土本身具有強度上升期，現澆成型施工進度會受到限制，另外現澆成型施工質量相對也較難把握，預制成型可以更好地保證施工質量，對于加快工程施工進度也非常有利，但要注意的是預制構件成型應當規范化。鋼筋混凝土延性相對較好，也比較適合應用到抗震結構中去。但是也不能忽視鋼筋混凝土自身所存在的缺點，鋼筋混凝土施工比較復雜；早期使用過程比較容易出現裂縫，導致開裂；自重較大，如果構件相對體積較大的話勢必給施工造成一定難度；另外鋼筋混凝土結構修復比較困難，尤其是在隱蔽工程中，如樁基，一旦出現較大缺陷，等同報廢。

2 確保鋼筋與混凝土粘結強度的舉措

（1）要選用適宜的混凝土強度等級，粘結性能的好壞跟混凝土的強度存在一定的聯系。根據工程經驗和試驗數據得出，混凝土的強度比較高時，鋼筋與混凝土之間的黏結力也比較高，反之當混凝土的強度比較低時，鋼筋與混凝土之間的黏結力就比較低?；炷恋膹姸鹊燃壒卜譃?4級，從最低級的為C15，最高級的為C80，鋼筋混凝土構件所用混凝土不得低于C20強度以下。如果使用的鋼筋為三級鋼時，與之相匹配的混凝土強度等級不能低于C25。

（2）光圓鋼筋與帶肋鋼筋由于其表面紋理構造的不同，自然與混凝土之間的黏結力也存在差異。光圓鋼筋因為表面光滑，使得鋼筋與混凝土之間的黏結力相對較差，所以要在光圓鋼筋的頭部和尾部做成彎鉤形狀，提高光圓鋼筋與混凝土的一體性能。帶肋鋼筋在表面構造上紋理（月牙紋）凸起，這使得帶肋鋼筋表面的螺紋能夠與混凝土形成較大的機械咬合力，增強抗滑動性能，在帶肋鋼筋的兩側部位無需像光圓鋼筋一樣做成彎鉤狀，也能使帶肋鋼筋在混凝土中形成足夠的錨固力。

（3）當混凝土中的鋼筋為綁扎鋼筋時，搭接長度一定要滿足要求，因為鋼筋的內力是靠鋼筋與混凝土之間的黏結來傳遞的，要保證在混凝土中鋼筋的整體性。不然影響鋼筋與混凝土之間的粘結性能，也使得整個鋼筋混凝土構件的實用性能受到影響。

3 鋼筋保護層

鋼筋保護層就是混凝土結構中布置在最外一層的鋼筋外邊緣到混凝土表面的距離（主筋或縱筋外邊緣至混凝土表面的距離）。鋼筋保護層對于鋼筋混凝土構件具有非常重要的作用，尤其是對于水下構造物來說，特別是建造在海里的大型橋梁下部結構。如果鋼筋保護層厚度不能達到保護要求，對于結構耐久性將會造成比較嚴重的隱患。

4 鋼筋混凝土配筋率對混凝土破壞形態的分析

在鋼筋混凝土構件中，以梁體作為分析案例。根據鋼筋混凝土上部受壓下部受拉的受力特點，主筋一般布置在梁內下部，起到抗拉的作用，梁內的配筋率通常以字母ρ來表示，是指縱向受力鋼筋截面積與正截面有效面積的比值。

配筋率=縱向受力鋼筋截面積/（梁的截面寬度×梁的界面有限高度）。

圖1

不同強度的鋼筋混凝土配置以及配筋率大小的不同會對梁體會造成不同形式的破壞形態。對于使用等級比較普遍的鋼筋和強度等級使用比較廣泛的混凝土配置而成的鋼筋混凝土抗彎拉構件，根據配筋率的不同，其梁體破壞形態主要分為三種：少筋梁、超筋梁和適筋梁。梁體受配筋率影響所造成的的破壞主要是梁體正截面的破壞，少筋梁和超筋梁的破壞形式都屬于脆性破壞，適筋梁隨著長時間的荷載作用、混凝土的收縮徐變以及其他影響因素，其破壞形態為塑性破壞。

4.1 少筋梁

少筋梁顧名思義就是鋼筋混凝土結構中鋼筋的配筋率過低，達不到梁體正常使用性能的配筋數量要求。少筋梁在工作期間，由于梁體內鋼筋數量較少，其抗彎拉作用降低，荷載作用基本上由梁體上部的混凝土來抵抗，混凝土由于其自身剛度性能較差，所以在同等使用條件下少筋梁常在適筋梁之前出現裂縫，當少筋梁梁體出現第一條裂縫后，混凝土承受荷載作用將大大下降，所受荷載作用主要由鋼筋來承受，出現裂縫處的鋼筋所承受的力將大幅提高，這樣就使鋼筋受力在較短時間內就達到了自身的屈服強度，甚至是超過鋼筋本身的屈服強度，進入塑性硬化階段。隨著作用的繼續，梁體底部出現的裂縫寬度將越來越大，這個時候少筋梁的鋼筋勁混凝土繼續使用將會非常危險。

4.2 超筋梁

與少筋梁形成對比的，鋼筋混凝土構件中，鋼筋配置率過高，這樣就使鋼筋占用了相對比較大的體積，而澆筑在梁體內的混凝土方量就會減少。梁體內的鋼筋數量過多，超過正常鋼筋配置率，使得梁體具有過強的剛度，而混凝土由于使用量的減少抗壓能力減弱。梁體構件的特點是上部抗壓，下部抗彎拉，主鋼筋布置在梁體偏下部位置，起抗彎拉作用，而荷載直接作用在梁體上部的混凝土，混凝土主要承受的是抗壓能力。在超筋梁構件中由于混凝土使用量的減少，勢必會造成梁體上部的抗壓能力下降，往往在鋼筋混凝凝土構件中上部受壓區最先開始遭受破壞，在鋼筋混凝土結構下部，由于鋼筋數量較多，所以還遠遠沒有因為受力而達到鋼筋本身的屈服強度，此時出現的裂縫基本山都是細微裂縫，裂縫寬度很小，裂縫往外側延伸得也很慢，整個梁體的撓度也很小。

4.3 適筋梁

相比較于少筋梁和超筋梁，適筋梁是最為理想的鋼筋混凝土結構模式。鋼筋的數量配置適中，與混凝土能夠很好地結合發揮最大抗彎和抗壓作用的梁體是為適筋梁。由于外力受荷作用，適筋梁構件中布置的鋼筋在達到屈服強度時，混凝土的抗壓強度也接近其所能承受的最大值，但是混凝土還沒有遭到破壞，隨著鋼筋屈服階段的延伸，混凝土開始出現破壞，此時量體出現的裂縫較超筋梁的大，裂縫的延展速度也較超筋梁來的快，梁體撓度較大。

少筋梁和超筋梁的破壞征兆度不是很明顯，來的比較突然。適筋梁能夠給人以較為明顯的破壞征兆，從某種程度上說，在結構安全上可以給以一定的保障。

5 結語

鋼筋勁混凝土結構中，鋼筋與混凝土的配置要充借助這兩種不同材料的自身性能特點，并且還要符合安全、經濟要求。配置鋼筋數量較少的少筋梁，其承載能力并不會比素混凝土梁的承載能力高出多少，在工程領域當中實際作用不大，所以很少被采用。超筋梁所用鋼筋數量過多，造成資源浪費，其破壞征兆也不明顯，所以在工程上是禁止使用的。只有在設計上合理配置鋼筋，在實際施工過程中嚴格按照設計要求精準布置鋼筋，不偷工減料，才能使成型的鋼筋混凝土結構從各個方面真正發揮最大使用性能。

[1]中交公路規劃設計院《.公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2]袁國干.配筋混凝土結構設計原理.上海：同濟大學出版社，1990.

[3]賈艷敏，高力.結構設計原理.北京：人民交通出版社，2004.