混凝土结构设计抗裂措施探讨

摘要：裂缝是混凝土结构常出现的问题，裂缝形成的原因众多，控制难度较大，不仅影响工程质量，还影响美观程度。为保证混凝土结构质量，控制裂缝是必不可少的，进行结构设计时不仅要根据受力控制裂缝，同时也应采取相应抗裂措施。

 

关键词：混凝土；结构设计；抗裂措施

 

建筑行业的飞速发展使得混凝土结构面积、尺寸越来越大，给施工裂缝控制带来了很大难度。裂缝是混凝土中最常见而又最难以杜绝的缺陷，一般的裂缝是指宽度在0．05cm以上的裂缝。结构裂缝会降低结构物的承载能力、耐久性、防水性等的各种性能，影响到建筑的使用寿命。

 

因为裂缝出现的原因多种多样，和混凝土材料的合格性、结构设计的合理性、施工工艺的标准性、结构使用和维护等多方面相关。而结构设计是先决条件，设计中需要针对不同的结构特征采取相应的抗裂措施。

 

1.混凝土结构裂缝形成的原因

 

1．1设计因素

 

现代建筑功能性和美观性兼备，导致建筑结构设计越来越复杂，为了能够满足人们的需要，出现了一些大高差、大面积及同一地基不同基础形式的结构体等，这些结构体本身来说就容易产生裂缝，再加之施工难度及施工误差，从而产生裂缝。

 

1．2环境因素

 

混凝土具有热胀冷缩的性质，受温度影响较大。当混凝土水热化或者周围环境发生变化时，混凝土的内外温差变大从而发生变形，这种变形会在其内部产生应力，降低其本身的抗拉强度，当混凝土抗拉强度小于温度应力时就会产生裂缝。

 

1．3材料因素

 

混凝土中的外加剂、粗骨料、砂、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。混凝土水热化比较严重，水泥量较多，水泥颗粒能够吸收混凝土中的水分，或者水分蒸发过快导致混凝土失水收缩，使混凝土结构内部产生裂缝。骨料中含有酸胜硅化物或者砂石的含量过多也会增大混凝土收缩率，在混凝土内部产生裂缝。如果保护层的厚度不够或者混凝土的质量较差，钢筋表面的氧化膜会遭到一定程度的破坏，这样，混凝土结构中的水分子、氧气就会和钢筋中的铁离子发生锈蚀反应，过多的锈蚀物会产生一定的膨胀应力，进而导致混凝土的保护层开裂，产生裂缝。

 

除了以上的影响因素外，还有施工设计、混凝土维护等多方面因素的影响。在设计过程中，要充分考虑这些因素，防微杜渐，才能保证混凝土质量，尽量减少裂缝的产生。

 

2.结构设计时用的抗裂措施

 

21混凝土原材料的选择

 

要控制混凝土的裂缝，需要从原材料的选择出发。原材料的选择正确与否，直接影响到混凝土的开裂。比如水泥强度级别不够、水灰比过大、水泥用量过大、外加剂使用不当等都能产生裂缝。混凝土原材料种类众多，其使用性直接决定了混凝土的质量。混凝土原材料包括水泥、粗细骨料、水、外加剂和掺合料等，在选择这些材料之前需要按照设计要求和相关规定进行质量考察，按照规定对原材料进行型式减产和应用检查。例如超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中掺人uea，hea等微膨胀剂，用混凝土的膨胀值减去混凝土最终收缩值产生的差值，当这个值不小于混凝土的极限拉伸值即可控制裂缝。

 

2．2考虑建筑抗裂设计安全度

 

建筑业将建筑抗裂设计安全度分为I、Ⅱ、Ⅲ三个等级。

 

(1)I级要求(5O％～75％)主要针对于临时建筑或不超长的混凝土结构工程。这种等级可以按照普通混凝土要求进行抗裂设计，适当添加防水剂或膨胀剂来保证混凝土防渗功能。

 

(2)Ⅱ级要求(75％一90％)主要针对一般的超长结构物，对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土，并适当设置后浇带。

 

(3)Ⅲ级要求(90％～95％)真要针对重要的构筑物或特别超长结构物，对这类工程可用纤维复合膨胀混凝土，这样可以确保混凝土结构物的安全不开裂。

 

依据不同的安全度等级，采用不同的措施是兼顾经济和抗裂的首要条件。

 

2．3加强混凝土结构自身承栽力

 

在设计过程中，有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许的范围内，但相对承载力较小挠度偏大，这便容易因挠度偏大而产生结构裂缝。这种情况就应加大梁截面或者板厚，提高配筋率来控制裂缝。混凝土的承载力和环境温度、湿度相关，在设计的过程中应考虑到环境因子对承载力的影响，如环境对混凝土的风化和侵蚀导致混凝土承载力逐渐降低等。这也要求混凝土强度设计时要留有一定的安全储备，从而保证结构有足够的安全性及耐久性。

 

2．4控制地基的不均匀沉降

 

地基不均匀沉降也是引起混凝土结构裂缝产生的原因。地基的不均匀沉降，引发混凝土受力不均导致裂缝现象。所以在设计的过程中要考虑到加强基础的整体性能，减小地基沉降对混凝土结构的影响。比如独立基础时设置拉梁、筏板基础来增强地基强度，或采用箱形基础。

 

2．5必要厚度的保护层

 

混凝土结构设计不仅仅是本身的结构设计，还涉及到与其他构件之间的结构合作。混凝土结构中，钢筋和混凝土都是其中的一份子，两者之间的结合部位必须由良好的承载能力才能保证混凝土结构的整体性能。混凝土中的钢筋要采用优质钢筋，强度、抗拉力都要符合设计要求，在使用之前清除钢筋上的油污、锈蚀，钢筋表面清洁，保证混凝土钢筋的握裹力。如果有锈蚀就很难保证混凝土和钢筋的充分结合，导致两者之间存在缝隙，导致混凝土产生裂缝。

 

2．6设置后浇带

 

随着社会的发展，超长建筑越来越多，而且很多因为建筑功能和美观要求不让设置伸缩缝，这便需要结构专业采取措施来解决混凝土收缩和温度应力引起的结构变形和裂缝。这种情况一般设置后浇带。按规范要求，每30m～40m间距留出施工后浇带，带宽800mm～lO00mm，钢筋采用搭接接头，在45d一60d后浇筑。

 

3.结语

 

混凝土结构裂缝问题比较复杂，需要在各个方面采取有效措施才能有效控制裂缝。在设计的过程中要对结构裂缝针对性分析，总结实践过程中遇到的问题和经验，根据不同的裂缝性质采取不同的预防措施，同时借鉴国内外先进的设计理念，提高设计水平，保证建筑物的承载力、安全性和使用寿命。

 

参考文献：

[1]李振强．混凝土结构抗裂处理探析[J]．城市建筑，2013(14)．

[2]冯乃谦，顾睛霞，郝挺宇．混凝土结构的裂缝与对策[M]．北京：机械工业出版社，2008．

[3]樊永盛．浅谈现浇混凝土结构设计裂缝控制的方法[J]．山西建筑，2011(25)