钢筋混凝土裂缝机理与有效控制策略探究

钢筋混凝土裂缝机理与有效控制策略探究

刘壮

关键词：钢筋混凝土；裂缝机理；控制

1引言

近年来我国工业化和城镇化进程不断加快，各项基础设施建设的速度和规模不断提高，尤其是2013年我国提出了“一带一路”战略之后，以公路桥梁为代表的基础工程建设正在加速开展。目前的工程建设中钢筋混凝土是最常用的施工材料之一，而且其质量直接决定着工程整体质量，但是在实际的施工过程中，由于各种因素的影响，会导致钢筋混凝土出现裂缝故障，所以需要对钢筋混凝土出现裂缝的机理进行分析，并寻找有效的控制策略。

2裂缝的类型和特征

钢筋混凝土在施工期间以及使用期间都有可能出现裂缝问题，根据其产生的不同规律、形态和部位可以将裂缝故障分为以下几种类型，并对其各自的特征进行简单介绍。由于塑性沉降而引起的收缩裂缝，其主要呈现出较宽和较深的形态特征，并且还会出现沿水平筋的纵向裂缝；其他的收缩裂缝则主要发生在混凝土的表面，且通常与混凝土构件的表面呈现垂直现象，且裂缝的大小和深度没有任何规律；温差裂缝则主要与构件的截面处于垂直状态，同样还会出现在位于构件表面或贯穿整个截面的情况；龟裂裂缝主要出现在混凝土表面，且通常裂缝的深度较浅，且不会对混凝土结构造成破坏；锈蚀裂缝主要沿混凝土内的主筋方向出现，并表现为纵向裂缝；此外还有由于冻胀作用而引起的裂缝，其主要发生于构件的表面，且主要沿主筋或箍筋方向出现，且深度通常在20mm以下；而由于施工措施不当而引起的裂缝，则主要是由于钢筋配置不当、绑扎不牢固、上部钢筋被踩踏、支撑拆除过早、混凝土强度较差时就进行重物的吊压等原因引起的。不仅如此，还有通常只出现在墙体表面的斜向裂缝、八字裂缝和倒八字裂缝等，以及在地震以及外力撞击作用下在柱子端头和墙面上出现的X形交叉裂缝。还有纵向裂缝、横向裂缝、剪切裂缝、扭转裂缝以及材料选配不当、地基不均匀沉降、火灾作用、荷载作用和其他作用等引起的裂缝。

3裂缝产生的机理

3.1设计因素

由于设计因素而引起的钢筋混凝土裂缝主要体现在以下几个方面：一是由于在设计人员对钢筋混凝土进行设计时，过度关注了钢筋混凝土的强度，而忽略了对其温差变形和收缩特性等因素的关注，从而导致配筋量较低而引起裂缝；二是由于在设计人员进行简化计算过程中，对一些特殊位置的钢筋混凝土配筋问题考虑不够周全，或者配筋量较少而引起在受力后出现裂缝；三是设计人员在设计时没有对钢筋混凝土的使用环境中的酸、碱、盐等腐蚀性物质进行充分考虑。

3.2材料因素

由于材料因素而引起的钢筋混凝土裂缝主要体现在以下几个方面：一是由于制造钢筋混凝土所使用的钢筋、水泥、砂、石等原材料的自身存在质量问题；二是在进行混凝土配合过程中，对各种材料的用量的控制不符合规范和标准要求；三是在钢筋混凝土的浇筑施工过程中，对混凝土的搅拌不够均匀、振捣器与钢筋发生碰撞等施工不规范的行为，都有可能导致钢筋发生锈蚀以及导致钢筋混凝土出现裂缝的问题；四是混凝土中所用的旱强剂、减水剂、掺合料等外加剂的类型和用量控制不当。

3.3混凝土收缩变形因素

由于混凝土收缩变形因素而引起的钢筋混凝土裂缝主要体现在以下几个方面：一是混凝土在凝结过程中会由于水分的蒸发而发生收缩，而且如果在混凝土浇筑完成后的混凝土养护阶段，没有按照规范进行养护，导致水分蒸发过快或者混凝土自身出现水化热而引起混凝土发生塑性收缩，会导致裂缝的产生；二是混凝土凝结过程中水泥的水化反应引起的混凝土体积收缩因素；三是混凝土使用环境中的温度急剧变化，也容易引发裂缝问题的产生。

3.4施工因素

由于施工因素而引起的钢筋混凝土裂缝主要体现在以下几个方面：一是没有按照施工规范进行混凝土浇筑和振捣，导致出现振捣不密实等问题；二是混凝土浇筑完成之后没有及时进行保护，导致表面的水分蒸发过快或者温度急剧变化而出现裂缝；三是混凝土模板拆除过早或顺序出现错误，以及在施工中出现预应力超张拉、偏心等操作不当而引发裂缝；四是当混凝土处于水饱和状态时，如果环境温度低于0℃就会导致水结冰而发生体积膨胀，从而导致裂缝；五是在施工中没有对钢筋采取正确的保护措施，也会导致板面负筋下沉的问题，出现混凝土保护层偏大的现象，从而引发裂缝问题。

3.5使用管理因素

由于使用管理因素而引起的钢筋混凝土裂缝主要体现在以下几个方面：一是由于在路桥工程的运营过程中，由于管理不到位而产生的地基进水等问题，会导致基础出现不均匀沉降的问题从而引发裂缝；二是在使用过程中，在钢筋混凝土上进行超出其承载极限的荷载的防止，以及对建筑物的承重墙进行随意拆除或凿洞，并对结构形式和用途进行改变，从而对其受力状态造成改变；三是一些不可抗拒的自然灾害因素，如地震、火灾、爆炸振动等因素而引起的裂缝。

4裂缝控制综合技术措施

4.1裂缝的预防技术

在钢筋混凝土的设计与施工过程中，为了避免裂缝问题的产生，首先要对施工材料的质量进行严格控制。主要是在水泥、砂、石、外加剂以及钢筋等材料的采购过程中，对材料的质量进行严格检验。还要在施工现场做好施工材料的保管和控制工作，并保证施工原材料级配的合理性。此外，还要对原材料拌合时的拌合比以及水灰比等配合比进行严格控制，根据施工环境中的温度和湿度等因素来对配合比进行调节和优化，通过对样品强度等试验来确定最终的减水剂、防水剂、缓凝剂以及膨胀剂等外加剂的用量。

其次还要加强钢筋混凝土施工过程中的监督和管理力度。主要是对施工单位的施工过程进行全过程管理，确保操作人员严格按照规范要求进行操作，所有施工工序和操作符合设计要求，主要进行监管的内容包括混凝土的运输方式、浇筑方式和浇筑量、振捣方式以及结构构造类型等，还应采用施工缝来对浇筑长度进行分割，并将其设置在远离应力集中的位置。

最后在混凝土的养护过程中，需要在混凝土浇筑完成之后立即进行覆盖、洒水等养护工作，避免将混凝土暴露于自然环境中，而且研制出现干湿循环的现象，确保混凝土表面始终处于湿润状态。而且在混凝土初期养护过程中，应增加混凝土养护的次数和撒水量等，以应对初期混凝土较大的水化热引起的弹性模量以及强度的变化情况。

4.2裂缝的治理技术

一旦钢筋混凝土出现裂缝故障，需要通过以下技术进行处理：一是表面修补及时。此技术主要适用于路桥钢筋混凝土表面上面积较小的裂缝问题，主要通过表面涂抹与表面补贴防水材料的方式进行修补，或者采用土工膜来进行表面补贴来防止渗漏事故的发生；二是灌浆封堵技术。此技术主要适用于出现大范围的钢筋混凝土裂缝问题中，并且特别适用于某些对防渗性能要求较高的裂缝中，并且根据不同的裂缝特点选取相应的灌浆材料和嵌缝材料，采用特定的机械设备将胶结材料压入裂缝中，以起到裂缝治理的目的；三是结构加固技术。此技术主要适用于深度较深的裂缝中，或者是对钢筋混凝土结构影响较大的裂缝，以及大面积的裂缝中，其不仅可以起到裂缝治理的作用，还能增加钢筋混凝土结构截面面积，增强路桥混凝土质量和结构稳定性。

5结语

在路桥工程施工以及路桥的运营过程中，钢筋混凝土出现裂缝的部位、类型以及特征有所不同，但是从其产生机理进行分析，主要是由于设计因素、材料因素、混凝土收缩变形因素、施工因素以及使用管理因素等引起的，所以在路桥工程中，不仅需要采取相应的措施对已经出现的裂缝进行治理，还应从其形成机理出发采取相应的预防措施有效预防钢筋混凝土裂缝的发生，提高路桥钢筋混凝土的施工质量与安全。

参考文献：

[1]刘齐,逄迪.钢筋混凝土结构中裂缝控制策略探讨[J].住宅与房地产,2017(3).

[2]魏志远.土建工程中钢筋混凝土结构裂缝的控制探究[J].商品与质量,2016(10).