对水工钢筋混凝土结构裂缝有关问题的探讨

对水工钢筋混凝土结构裂缝有关问题的探讨

郭晓军

青岛市建筑设计研究院集团股份有限公司266003

摘要：在现代建筑中，水工钢筋混凝土在施工中容易出现裂缝问题，本文分析里裂缝产生的原因和裂缝出现的主要问题，并且对裂缝出现的问题做出措施分析，为水工钢筋混凝土能更好的施工提供了保证。

关键词：钢筋混凝土；裂缝；措施

根据产生原因的不同，混凝土的结构裂缝可分为三类：混凝土的早期裂缝、温度和收缩裂缝以及由外荷载引起的裂缝。处于水下的结构，只要裂缝开展宽度在一定范围之内，钢筋并没有发生锈蚀。所以目前在水工钢筋混凝土结构设计中，只对承受水压力或小偏心受拉（全截面受拉）构件，才提出对抗裂的严格要求，若构件开裂后并不影响其正常工作，如周围岩石坚固完整条件下的压力隧洞衬砌等，也可允许开裂。

一、裂缝计算中的一些问题

1.1裂缝验算时的取值标准

由于正常使用极限状态的控制标准远不如承载能力极限状态的控制标准那样严格，且超过正常使用极限状态所带来的后果也远不如超过承载能力极限状态那样严重。因此，在混凝土结构进行正常使用极限状态的验算中，对其可靠性的保证率可适当放宽，荷载和材料指标采用标准值，而不是设计值。

1.2关于裂缝宽度容许值

最大裂缝宽度的容许值随不同的工作环境与工作条件而定，它主要从两方面来考虑一是裂缝过宽使结构表面的外观受到损害，或给建筑物的使用者在心理上造成不安全感二是裂缝过宽使钢筋易于锈蚀。钢筋锈蚀过程必须有水分和氧气的共同作用。当空气中相对湿度时，钢筋实际上不太会生锈。

相对湿度接近于时，裂缝中充满了水分，氧气不易向钢筋表面扩散，锈蚀也不易发生。当相对湿度在左右，以及在干湿交替的环境中，如有裂缝存在，钢筋就易锈蚀，现行水工钢筋混凝土结构设计规范根据结构构件所处的具体条件规定了不同的最大裂缝宽度的容许值。我国在世纪年代研究证明，水工建筑物中最易发生钢筋锈蚀的部位并不是水位变动区，而是水面以上受浪花飞溅、飘沫或盐雾水气影响的部位。因为在这些部位，导致钢筋锈蚀的条件—水分和氧气都极为充分。而水位变动区却因为基本上常处于饱和状态，且有泥砂微粒、油污等堵塞裂缝，氧气不易渗人，钢筋的锈蚀并不太严重。至于一般大气条件下的室内构件调查表明，钢筋基本上未发现明显的锈蚀，因此裂缝宽度的容许值国内外均有放宽的趋势。所以，新规范放宽了有关裂缝容许宽度的规定。据此，有人认为配置变形钢筋的室内构件，从防止钢筋锈蚀的角度来说，毋须验算裂缝宽度。

1.3影响钢筋锈蚀的内因分析

目前国内外的大部分设计规范都是以裂缝的表面宽度大小作为指标来验算裂缝开展的。这就是认为，与纵向受力钢筋相垂直的横向裂缝的表面宽度是影响钢筋锈蚀的主要因素。但事实上，横向裂缝的开展只有在裂缝截面附近很短的范围内造成锈蚀，它只导致钢筋锈蚀的开始而不控制锈蚀的速度与锈蚀的程度。钢筋锈蚀的主要前提是混凝土的碳化，因此锈蚀的速度主要取决于水泥品种、混凝土的密实性与保护层的厚度。混凝土越密实，保护层越厚，混凝土碳化区达到钢筋表面所需的时间就越长，仇以及之类的侵蚀性介质的扩散速度也就越慢，锈蚀的程度就越轻或根本不锈。反之，混凝土不密实或保护层过薄，则锈蚀速度加快，并易于使钢筋在顺筋方向发生锈蚀，这种顺筋锈蚀不仅削弱钢筋与混凝土的粘结，有时还会引起钢筋体积膨胀而导致沿钢筋的纵向裂缝口顷筋裂缝的发生。顺筋裂缝发生后，锈蚀就更会恶性发展。

1.4裂缝宽度计算公式的适用性

影响裂缝开展的因素极为复杂，要建立一个能精确概括各种因素的计算方法是十分困难的。目前国内外的研究者根据各自的试验数据，提出的裂缝宽度计算公式有几十种之多。这些计算公式大体上分为类一类是根据裂缝开展的机理，推导出理论公式，再用试验资料来确定公式中的一些计算系数，这种公式常称为半理论半经验公式另一类是将大量实测资料用回归分析的方法分析不同的参数对裂缝开展宽度的影响程度，选择其中最合适的参数，然后在数理统计的基础上建立起一些主要参数组成的经验公式。我国规范采用的就是前一类公式。从试验和工程实践得知，裂缝的发生、开展与许多因素有关。目前的计算公式还不能全面反映这些因素。即使其中最好的公式，所算出的最大裂缝宽度的容许值有可能在实测最大裂缝宽度的一倍之间变动。大部分公式的离散性相当大。目前规范所采用的公式是在以受拉钢筋应变实测结果建立的裂缝宽度计算理论模式的基础上，经简化处理后得出的。其计算结果与大量各种受力构件的试验值的吻合程度，与理论模式公式大体相当，可满足工程设计计算精度的要求。但必须考虑到，它所引用的试验资料大多数是一般尺寸的试件，并没有能完全反映水工钢筋混凝土结构那种截面尺寸大、纵向配筋率低、箍筋较少、保护层又比较厚的特点。

二、减少裂缝的技术措施

2.1钢筋越细，排列越密，与混凝土的粘结力就越好，可使裂缝间距及裂缝宽度均随之减小，也就是说能把裂缝分散成为密而细的裂缝。所以只要不增加施工的困难，选用细直径钢筋是有利的，这往往是解决裂缝开展过宽的最方便的方法。

2.2保护层增厚会使构件裂缝的表面宽度加大，所以当为了结构表面美观而控制裂缝宽度时，保护层不宜用得过厚。但保护层加大明显地有利于钢筋防锈，所以，当为了防锈而控制裂缝宽度时，保护层宜适当加厚。

2.3要尽量避免结构构件的外形出现尖锐的突变，并适当布置构造钢筋。必要时在结构局部表面可加设细钢筋网以减小裂缝的宽度。要布置足够的分布钢筋以承担未经计算的混凝土收缩温度应力。要设置沉陷缝和温度伸缩缝以改善结构受力情况，避免裂缝过宽。

2.4采取增加钢筋用量的办法来减少裂缝宽度不是一个经济的办法，改善构件的开裂情况除了作必要的理论计算外，更重要的是提高施工质量和采取正确的构造措施，必要时在结构表面设置专门的防渗面层，如沥青混凝土、树脂沥青、环氧砂浆，甚至钢板衬面。

三、结语：

通过以上论述，讨论了钢筋混凝土施工中易出现的一些问题，对于裂缝问题，一直是困扰钢筋混凝土施工的重点问题，本文对于裂缝问题的提出的一些相应措施，希望对以后的钢筋混凝土施工有所帮助。

参考文献：

[1]SL/T191—96水工钢筋混凝土结构设计规范[S].北京：水利电力出版社，1996.

[2]耐久性专题研究组。对钢筋混凝土结构裂缝宽度限值分类及取值的意见[J].建筑技术通讯—建筑结构，1982（3）。

[3]GBJ10—89混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，1989.