摘要：钢筋混凝土结构的裂缝控制是建筑工程中很重要的问题之一。本文在系统分析了裂缝产生的原因及大量的工程实践和现场实验研究的基础上，从抗与放的设计以及综合技术措施两方面，探讨裂缝控制。
关键词：徐变裂缝松弛收缩
一、裂缝产生的直接原因。
1、收缩及水化热。自从70年代末(1978～1979年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低流动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，大流动性泵送浇筑，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。2、混凝土强度等级日趋提高。建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大”。有时为了施工方便，采用高强混凝土。这导致了水泥标号加大或用量增加，用水量增加，骨料粒径偏小，砂率偏大等，这些都使水化热及收缩率增加。3、结构约束应力不断增大。结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用的结构形式，采用现浇施工，这些非正常结构形式有明显的约束作用，对于各种变形必然引起较大的约束应力。4、外加剂的负作用。只注重外加剂对强度指标的影响，缺乏对水化热及收缩变形影响的研究，有些试验资料并不严格，有许多外加剂会产生严重的收缩变形增加，有的甚至降低耐久性。5、忽略结构约束。国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋的重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。6、养护方法不当。目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土及大体积混凝土的温度收缩变形对养护条件的要求。7、混凝土抗拉强度不足。缺乏对混凝土配合比的科学研究导致的抗拉强度不足。
二、钢筋混凝土承受变形应力的特点。
1、“抗与放”设计。结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值，则内应力为零，也就不可能产生任何裂缝。如果变形受到约束，在全约束状态下应力达到最大值，而变形为零。在全约束与完全自由状态的中间过程，即为弹性约束状态，亦即自由变形分解成为约束变形和显现变形(实际变形)。实际变形越大，约束应力越小；实际变形越小，约束应力越大，这种约束状态与荷载作用下的结构受力状态有着根本区别。
2、约束内力与结构刚度的关系。外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关，但在变形作用条件下，结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关，尚与结构刚度有关，这是约束内力与荷载内力的重要区别。
3、钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别。任何未受荷载作用的混凝土，它的组合材料包括水泥、水、砂、石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而在内部形成了许多微观裂缝，这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝，继续扩展则会导致素混凝土破坏。
三、混凝土的某些基本物理力学性质。
1、混凝土的收缩及水化热。在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约20年，但其主要部分的收缩是在最早的1～2年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且延续时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种，采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低，但其收缩约大25％。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。众所周知，水灰比大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。
2、混凝土的徐变作用。混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只应用其中主要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。
3、混凝土的抗拉强度及极限拉伸。泵送混凝土浇筑后，其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加，对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度的增长不明显。特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。
四、裂缝控制设计原则与措施。
钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性。裂缝分为表面裂缝，浅层裂缝，纵深裂缝(深层裂缝)，贯穿裂缝等。少量有害裂缝采用近代化学灌浆技术处理，满足设计使用和耐久性要求，不应因此降低工程质量评定标准。
张铁成 杜玉明 大连泛华工程建设监理有限公司
