浅析钢筋混凝土裂缝机理与控制措施
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摘 要 钢筋混凝土建筑使我们在日常生活中最多的一种建筑。钢筋混凝土构件凭借着施工方便、承载力大等优点，钢筋混凝土建筑在如今的生活中得到了快速发展。在钢筋混凝土构件中，但是由于混凝土抗拉能力较弱，受到拉力很容易产生裂缝。过大的裂缝不仅影响建筑的美观，还会将钢筋暴露在空气中，对结构的耐久性和安全性都有很大的影响。有时，整体建筑甚至会因为局部构件的失效造成连续倒塌。如果工程中能够很好地处理好混凝土的裂缝，不仅能保证结构的抗震性和耐久性，还能延长建筑的正常使用时间。为了找到钢筋混凝土裂缝的控制措施，本文收集了大量的文献，并结合笔者多年的施工经验，总结了裂缝发生的机理，探究了工程中对结构裂缝的控制措施。
关键词 钢筋混凝土;裂缝;控制措施
1 钢筋混凝土裂缝类型和产生原因
1.1 内部收缩产生的裂缝
混凝土抗压能力好，但是抗拉能力很差，钢筋混凝土构件在正常使用阶段也是在带裂缝的条件下工作。对于构件在正常使用时，微小的裂缝无法避免[1]。并非所有的裂缝对工程都有害处，因为混凝土凭借着由于自身的握裹力和黏结力与钢筋共同进行工作，如果混凝土不出现裂缝，那么钢筋就无法产生形变。如果裂缝过大，则会对建筑安全性带来极大的影响[2]。我们从混凝土裂缝产生的原因对裂缝进行了分类，主要分为下面几种类型。
（1）塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在混凝土的塑性收缩阶段，此时混凝土浇筑不久，处于初凝期间，并未完全凝结，外部环境对混凝土收缩性影响非常明显。如在空气过于干燥的环境下，如果对浇筑后的混凝土没有进行遮阴、浇水等操作，表面的水分在很短的时间就会挥发，此时外层的混凝土很快出现收缩，体内产生强大的收缩应力，这时处于初凝阶段的混凝土抗拉能力弱。很容易在表面出现裂缝。
（2）沉降收缩裂缝。混凝土在进行浇筑后，为让混凝土密实均匀的填充在模板中，施工人员往往会采用振动棒对混凝土进行振捣。当混凝土振捣过程完成之后，混凝土内部不停地发生着胶凝、结晶等过程。由于混凝土是由多种材料混合组成，密度大的材料回向下沉，密度小的材料会有向上浮的趋势。通常来说砂石等骨料的密度較大，水泥浆的密度较轻，此时，密度较大的骨料就会向下沉落，导致密度较小的水泥浆体向上悬浮。如果混凝土内部由于钢筋、预埋管道、模板等构件影响了骨料的下沉，那么混凝土内部就会发生沉降不均的现象，产生裂缝。
（3）干燥收缩裂缝。混凝土浇筑完成后在固化的过程中会发生体积收缩，首先是由于水泥的水化作用，在此过程中，水泥和水不断发生化学反应。此反应导致水泥的体积不断减小。其次是由于混凝土在固化过程中，水分会不断蒸发，体积也会减小。在混凝土体积减小的同时，体内也会由于收缩过程出现裂缝。可以通过在混凝土内添加适量的矿渣等外加剂减少水泥用量，控制混凝土的水灰比。同时，及时对混凝土进行养护也尤为重要。
（4）温度裂缝。混凝土固化是放热过程，特别对于大体积的混凝土构件，在进行浇筑后，由于水泥凝固产生了大量的热量，混凝土又是热的不良导体，散热能力较差，内部温度往往过高，这导致混凝土表面和内部温差较大，热膨胀变形也不同。如果遇到气温下降等其他因素，构件内外由于变形差过大，会产生较大的拉应力，由于此时混凝土未完全固化，便会产生温度裂缝[3]。
1.2 外部荷载产生的裂缝
在结构中，有很多种原因会导致混凝土产生裂缝。一般来讲，结构出现裂缝都是因为材料内部应力超过了混凝土的极限应力。结构在正常使用时，会受到自身重力、动荷载、风荷载等外部荷载，结构在受到荷载之后，难免产生裂缝。同时，由于不均匀沉降、地震作用等都会导致结构产生裂缝。
（1）外荷载产生裂缝。结构在设计时，除了要承担自身的承载力之外，还要承担正常使用内产生的外部荷载，对于建筑来说，人群的走动、房间里适当的堆积材料、屋面的雨水等都会对结构造成裂缝。结构工程师在对建筑进行设计时，都会考虑到在这些外部荷载的作用下对结构裂缝的控制。
（2）变形作用引起的裂缝。结构受到温度变化、地基不均匀沉降等因素时，会发生变形，当材料的极限应力不足以抵抗变形的应力时，变化产生裂缝。
2 裂缝对钢筋混凝土结构带来的影响
由于钢筋混凝土构件都是带裂缝正常工作，对于结构的微观裂缝我们无法避免，但是过大的裂缝会严重影响到结构的承载力，裂缝过大可能导致构件出现断面，混凝土和钢筋都无法正常工作，结构发生破坏，降低了结构的安全性。同时，裂缝过大会影响结构的正常使用。当钢筋混凝土构件出现过多的裂缝时，会导致结构出现过大的变形，结构过大的变形会引起人们的恐慌。
3 钢筋混凝土结构裂缝进行的控制方法
3.1 从设计方面进行控制
由于裂缝会严重影响结构的安全性，有的裂缝是由于设计不当而造成。由于设计师没有把控好整体或者局部构件的布局，这很容易导致构件出现内力不均、应力集中等现象。在应力较大的位置较容易出现裂缝。
（1）选用正确的计算方法。设计师在进行结构设计时，一定要根据具体情况选择计算方法。比如对现浇楼板的配筋进行分析时，有的设计人员采用塑性理论的计算方法，这种计算方法虽然能起到节省钢筋的作用，但是对于有些收缩率较大的混凝土时，往往会产生较大的收缩裂缝。所以，在进行屋面板设计和温差较大地区的楼板设计时，应该采用弹性理论进行计算。除此之外，在对异形板的设计时，要仔细计算荷载的分布。普通的结构软件对异形板都是采用简化荷载的计算方法，但是计算结果和实际结果相比时，板件局部荷载的分布和计算结果有较大的差异。所以对于计算较重要的异形板配筋时，设计师一定要仔细计算板的荷载，必要时采用ANSYS、ABAQUS等有限元软件进行分析。特别是在异形板的阴角处，有的设计师未加强构造筋的配置，很容易由于计算误差产生斜裂缝。
（2）注意构造设计。在进行设计时，除了选择正确的计算方法，还要重视对构件的边界等细部位置的设计。比如对构件进行配筋时，一定要合理。对部分构件一定要配置构造钢筋。比如在结构孔洞周围，很可能出现应力集中的现象，在对孔洞周围进行钢筋设计时，要适量的增加非正向的钢筋设计或者相应的网片设计[4]。 3.2 从材料选择方面进行控制
在配置混凝土时，合理选取原材料、优化混凝土配合比，这样可以让混凝土材料性质更加优越。比如具有良好的绝热性，减小热膨胀系数等。对材料选择时，应该满足以下几个注意事项：①采用低热水泥;②粗骨料的选择;③选用质量较好的骨料;④适当加入外加剂。
3.3 提高施工工艺
（1）采用分层浇筑的方法进行施工。对于大型的混凝土构件，要采用多次浇筑的方法进行施工。对于这样的大型构件，一次性浇筑会有大量的混凝土发生固化。其凝固過程是一个放热过程，这样会在内部产生极大的热应力，很容易产生温度裂缝。在施工前一定要对施工方案进行多次会审，选用适当的方式进行分层浇筑。
（2）二次振捣，增强稳定性。工程中在进行支模浇筑之后，一般要对混凝土进行振捣，一来能够排出混凝土内部的气泡，而来能够增强混凝土的密实性，保证施工质量。二次振捣排出了内部的气泡，增加钢筋和混凝土的接触面积，提高了混凝土的强度。
（3）改善拌和工艺。进行混凝土拌和时，由于水和粗骨料的相互作用，在粗骨料外部形成形成了水膜层。特别是在混凝土终凝时，由于水分的蒸发，这样导致混凝土出现多孔的现象。大大降低了混凝土的黏合性。此时，改善拌和工艺，能够充分减小水膜层的出现，增加骨料和水泥之间的粘合力。
（4）注意混凝土的养护。混凝土浇筑完成之后，施工人员一定要按照程序对混凝土进行养护，特别是针对大体积的混凝土工程。可以采用循环式冷却水的方式进行降温，保证混凝土的湿度，除此之外还可以采用电热器等设备进行降温。一般对于这样的大型混凝土养护时间要大于15天，在进行拆模时也要注意温度的急增急减。
（5）加强混凝土的监测。据分析，钢筋混凝土裂缝产生的众多裂缝中，以温度裂缝居多，而对混凝土进行温度的控制，是减小裂缝的最佳措施。对于大体积的钢筋混凝土构件，可以利用热传感仪来对构件内部的温度进行实时监测，方便了解构件体内的温度变化，能为控制钢筋混凝土体内热量的研究收集更多的资料。
4 结束语
本文基于钢筋混凝土裂缝控制为对象，主要概括了钢筋混凝土裂缝的类型和产生原因。本文从对结构的设计、提高施工工艺、选取材料三个方面简单总结了控制裂缝的注意事项。随着我国对钢筋混凝土材料分析的不断深入，对裂缝的控制施工工艺也在不断提高。施工时工程师应该注意多进行总结分析，对裂缝产生的数量不断优化，提高建筑的质量。
参考文献
[1] 薛燕平.大体积混凝土浇筑裂缝分析及解决措施[J].上海建设科技，2018，（01）：44-45.
[2] 李民杰.大体积混凝土结构温度裂缝的成因与控制[J].建材与装饰，2018，（07）：16-17.
[3] 刘敏义.大体积混凝土底板温度裂缝控制机理及有限元分析[D].合肥：安徽建筑大学，2017.
[4] 许莹.多因素作用下的大体积混凝土裂缝产生原因及控制机理研究[D].合肥：安徽理工大学，2017.
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