摘要：鋼筋混凝土結構的裂縫控制是建筑工程中很重要的問題之一。本文在系統分析了裂縫產生的原因及大量的工程實踐和現場實驗研究的基礎上，從抗與放的設計以及綜合技術措施兩方面，探討裂縫控制。
關鍵詞：徐變裂縫松弛收縮
一、裂縫產生的直接原因。
1、收縮及水化熱。自從70年代末(1978～1979年)我國混凝土施工工藝產生了巨大的進步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低流動性，現場攪拌混凝土轉向集中攪拌，大流動性泵送澆筑，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導致收縮及水化熱增加。2、混凝土強度等級日趨提高。建筑結構混凝土強度等級日趨提高，但有許多結構不適當的選擇了過高的強度等級。習慣上認為：“強度等級越高安全度越大”。有時為了施工方便，采用高強混凝土。這導致了水泥標號加大或用量增加，用水量增加，骨料粒徑偏小，砂率偏大等，這些都使水化熱及收縮率增加。3、結構約束應力不斷增大。結構規模日趨增大，結構形式日趨復雜，超長超厚及超靜定結構成為經常采用的結構形式，采用現澆施工，這些非正常結構形式有明顯的約束作用，對于各種變形必然引起較大的約束應力。4、外加劑的負作用。只注重外加劑對強度指標的影響，缺乏對水化熱及收縮變形影響的研究，有些試驗資料并不嚴格，有許多外加劑會產生嚴重的收縮變形增加，有的甚至降低耐久性。5、忽略結構約束。國內外結構設計中都經常忽略構造鋼筋的重要性，因而經常出現構造性裂縫。結構設計中經常忽略結構約束性質，不善于利用“抗與放”的設計原則，缺乏相應的設計施工規范、規程。6、養護方法不當。目前在混凝土施工中采用的養護方法基本沿用過去簡易的方法，這種方法已遠不適應泵送混凝土及大體積混凝土的溫度收縮變形對養護條件的要求。7、混凝土抗拉強度不足。缺乏對混凝土配合比的科學研究導致的抗拉強度不足。
二、鋼筋混凝土承受變形應力的特點。
1、“抗與放”設計。結構承受的約束作用分內約束(自約束)和外約束兩類。結構的變形如果是完全自由的變形達到最大值，則內應力為零，也就不可能產生任何裂縫。如果變形受到約束，在全約束狀態下應力達到最大值，而變形為零。在全約束與完全自由狀態的中間過程，即為彈性約束狀態，亦即自由變形分解成為約束變形和顯現變形(實際變形)。實際變形越大，約束應力越小；實際變形越小，約束應力越大，這種約束狀態與荷載作用下的結構受力狀態有著根本區別。
2、約束內力與結構剛度的關系。外荷載作用下結構的內力只與荷載及結構幾何尺寸有關，但在變形作用條件下，結構的約束內力不僅與變形作用及結構幾何尺寸有關，尚與結構剛度有關，這是約束內力與荷載內力的重要區別。
3、鋼筋混凝土與素混凝土裂縫控制的區別。任何未受荷載作用的混凝土，它的組合材料包括水泥、水、砂、石、外加劑及摻合料等組分相互物理化學作用硬化成為一種多空隙復合材料，由于初始溫度收縮應力作用而在內部形成了許多微觀裂縫，這種裂縫在外力作用下不斷擴展，成為宏觀裂縫，繼續擴展則會導致素混凝土破壞。
三、混凝土的某些基本物理力學性質。
1、混凝土的收縮及水化熱。在工民建領域，大部分結構構件(板墻梁等構件)均屬薄壁結構，泵送混凝土澆注的構件收縮量很大，因此經常出現收縮裂縫。混凝土的收縮機理至今尚未統一，但大多數的研究成果認為混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半徑頗不一致，半徑較小的毛細孔中水份蒸發引起孔壁壓力的變化，導致混凝土體積的縮小。混凝土內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發掉，收縮變形同時發生，最終收縮完成的時間大約20年，但其主要部分的收縮是在最早的1～2年內。由于近來水泥活性和強度等級的增加，收縮量顯著增加，并且延續時間較長。影響收縮的因素很多，如水泥品種，采用礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥水化熱低，但其收縮約大25％。遇到超厚的大底板或大塊式基礎，則水化熱起控制作用，宜選用粉煤灰水泥或礦渣水泥，所以，應根據截面的厚度分別選用不同品種的水泥。其次水泥顆粒越細，活性越大，標號越高，用量越多，其收縮越大，因此提高水泥強度的方法不應靠磨細的途徑，而應當依靠改善礦物成分的辦法。眾所周知，水灰比大，收縮將顯著增加，同時抗拉強度降低。
2、混凝土的徐變作用。混凝土的徐變機理也有許多種，如彈性徐變理論、老化徐變理論、繼效徐變理論等等。作為工程裂縫控制的應用，我們只應用其中主要的成果，以常系數的形式，考慮在彈性計算的結果中，從而簡化了非線形分析。由于混凝土的徐變作用，給鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土帶來有利和不利兩方面的影響。
3、混凝土的抗拉強度及極限拉伸。泵送混凝土澆筑后，其抗壓強度和抗拉強度都隨著時間而增長，但增長的速率，抗拉滯后于抗壓，水泥標號的提高及水泥用量的增加，對抗壓強度增長較為顯著，而對抗拉強度的增長不明顯。特別值得注意的是，混凝土中的較大含泥量及其它雜質可以明顯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脹物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必須遵循“精料供應”的原則。
四、裂縫控制設計原則與措施。
鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害與無害的界限由結構使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。綜合技術措施包括：合理選擇結構形式，降低結構約束程度，對與水平構件梁、板、墻等采用中低強度級混凝土，加強構造配筋，如板頂部的受壓區連續配筋，板的陽角及陰角配置放射筋，增加梁的腰筋間距200mm。優選有利于抗拉性能的混凝土級配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養護技術，盡量利用混凝土后期強度(60天)。對于超長結構可采取跳倉澆灌或后澆帶方法施工。對于復雜的結構難免出現少量裂縫影響正常使用和耐久性。裂縫分為表面裂縫，淺層裂縫，縱深裂縫(深層裂縫)，貫穿裂縫等。少量有害裂縫采用近代化學灌漿技術處理，滿足設計使用和耐久性要求，不應因此降低工程質量評定標準。
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關鍵詞：徐變裂縫松弛收縮
一、裂縫產生的直接原因。
1、收縮及水化熱。自從70年代末(1978～1979年)我國混凝土施工工藝產生了巨大的進步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低流動性，現場攪拌混凝土轉向集中攪拌，大流動性泵送澆筑，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導致收縮及水化熱增加。2、混凝土強度等級日趨提高。建筑結構混凝土強度等級日趨提高，但有許多結構不適當的選擇了過高的強度等級。習慣上認為：“強度等級越高安全度越大”。有時為了施工方便，采用高強混凝土。這導致了水泥標號加大或用量增加，用水量增加，骨料粒徑偏小，砂率偏大等，這些都使水化熱及收縮率增加。3、結構約束應力不斷增大。結構規模日趨增大，結構形式日趨復雜，超長超厚及超靜定結構成為經常采用的結構形式，采用現澆施工，這些非正常結構形式有明顯的約束作用，對于各種變形必然引起較大的約束應力。4、外加劑的負作用。只注重外加劑對強度指標的影響，缺乏對水化熱及收縮變形影響的研究，有些試驗資料并不嚴格，有許多外加劑會產生嚴重的收縮變形增加，有的甚至降低耐久性。5、忽略結構約束。國內外結構設計中都經常忽略構造鋼筋的重要性，因而經常出現構造性裂縫。結構設計中經常忽略結構約束性質，不善于利用“抗與放”的設計原則，缺乏相應的設計施工規范、規程。6、養護方法不當。目前在混凝土施工中采用的養護方法基本沿用過去簡易的方法，這種方法已遠不適應泵送混凝土及大體積混凝土的溫度收縮變形對養護條件的要求。7、混凝土抗拉強度不足。缺乏對混凝土配合比的科學研究導致的抗拉強度不足。
二、鋼筋混凝土承受變形應力的特點。
1、“抗與放”設計。結構承受的約束作用分內約束(自約束)和外約束兩類。結構的變形如果是完全自由的變形達到最大值，則內應力為零，也就不可能產生任何裂縫。如果變形受到約束，在全約束狀態下應力達到最大值，而變形為零。在全約束與完全自由狀態的中間過程，即為彈性約束狀態，亦即自由變形分解成為約束變形和顯現變形(實際變形)。實際變形越大，約束應力越小；實際變形越小，約束應力越大，這種約束狀態與荷載作用下的結構受力狀態有著根本區別。
2、約束內力與結構剛度的關系。外荷載作用下結構的內力只與荷載及結構幾何尺寸有關，但在變形作用條件下，結構的約束內力不僅與變形作用及結構幾何尺寸有關，尚與結構剛度有關，這是約束內力與荷載內力的重要區別。
3、鋼筋混凝土與素混凝土裂縫控制的區別。任何未受荷載作用的混凝土，它的組合材料包括水泥、水、砂、石、外加劑及摻合料等組分相互物理化學作用硬化成為一種多空隙復合材料，由于初始溫度收縮應力作用而在內部形成了許多微觀裂縫，這種裂縫在外力作用下不斷擴展，成為宏觀裂縫，繼續擴展則會導致素混凝土破壞。
三、混凝土的某些基本物理力學性質。
1、混凝土的收縮及水化熱。在工民建領域，大部分結構構件(板墻梁等構件)均屬薄壁結構，泵送混凝土澆注的構件收縮量很大，因此經常出現收縮裂縫。混凝土的收縮機理至今尚未統一，但大多數的研究成果認為混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半徑頗不一致，半徑較小的毛細孔中水份蒸發引起孔壁壓力的變化，導致混凝土體積的縮小。混凝土內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發掉，收縮變形同時發生，最終收縮完成的時間大約20年，但其主要部分的收縮是在最早的1～2年內。由于近來水泥活性和強度等級的增加，收縮量顯著增加，并且延續時間較長。影響收縮的因素很多，如水泥品種，采用礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥水化熱低，但其收縮約大25％。遇到超厚的大底板或大塊式基礎，則水化熱起控制作用，宜選用粉煤灰水泥或礦渣水泥，所以，應根據截面的厚度分別選用不同品種的水泥。其次水泥顆粒越細，活性越大，標號越高，用量越多，其收縮越大，因此提高水泥強度的方法不應靠磨細的途徑，而應當依靠改善礦物成分的辦法。眾所周知，水灰比大，收縮將顯著增加，同時抗拉強度降低。
2、混凝土的徐變作用。混凝土的徐變機理也有許多種，如彈性徐變理論、老化徐變理論、繼效徐變理論等等。作為工程裂縫控制的應用，我們只應用其中主要的成果，以常系數的形式，考慮在彈性計算的結果中，從而簡化了非線形分析。由于混凝土的徐變作用，給鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土帶來有利和不利兩方面的影響。
3、混凝土的抗拉強度及極限拉伸。泵送混凝土澆筑后，其抗壓強度和抗拉強度都隨著時間而增長，但增長的速率，抗拉滯后于抗壓，水泥標號的提高及水泥用量的增加，對抗壓強度增長較為顯著，而對抗拉強度的增長不明顯。特別值得注意的是，混凝土中的較大含泥量及其它雜質可以明顯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脹物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必須遵循“精料供應”的原則。
四、裂縫控制設計原則與措施。
鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害與無害的界限由結構使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。綜合技術措施包括：合理選擇結構形式，降低結構約束程度，對與水平構件梁、板、墻等采用中低強度級混凝土，加強構造配筋，如板頂部的受壓區連續配筋，板的陽角及陰角配置放射筋，增加梁的腰筋間距200mm。優選有利于抗拉性能的混凝土級配，盡力減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養護技術，盡量利用混凝土后期強度(60天)。對于超長結構可采取跳倉澆灌或后澆帶方法施工。對于復雜的結構難免出現少量裂縫影響正常使用和耐久性。裂縫分為表面裂縫，淺層裂縫，縱深裂縫(深層裂縫)，貫穿裂縫等。少量有害裂縫采用近代化學灌漿技術處理，滿足設計使用和耐久性要求，不應因此降低工程質量評定標準。
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