钢筋混凝土结构利弊

毕 业 论 文（设 计）

郑州交通职业学院

题目：钢筋混凝土结构利弊

所属系别

专业班级_

姓 名 石兵辉 ______

电 话 18239909629

指导教师 ____

撰写日期 年 __ 月

摘 要

钢筋和混凝土这种物理、力学性能很不相同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要靠两者之间存在粘结力，受荷后协调变形。再者这两种材料温度线膨胀系数接近，此外钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的防火性能。随着我国城市化进程的高速推进,混凝土的应用范围迅速扩大，在长期不利的自然环境和使用条件下，混凝土虽能满足强度要求，但因耐久性不良而遭到破坏的工程实例比比皆是，本文主要研究了钢筋混凝土结构利弊及引起的裂缝。钢筋钢筋混凝土产生裂缝的原因很多，主要有以下四类：荷载和约束外加变形引起的裂缝；施工过程中形成的裂缝；因钢筋混凝土组成成分所产生的裂缝；因使用和环境条件导致的裂缝。本文简要介绍了钢筋混凝土的概念、特点、分类等。分析了引起裂缝的成因，研究了主要预防措施，最后列举实例加以证明。

关键词：钢筋混凝土，优缺点，裂缝，措施

Abstract

Material of steel and concrete, the physical mechanical properties is not the same can effectively combine together to work, mainly by exists between the adhesive force, deformation under loading. Furthermore, these two kinds of material temperature linear expansion coefficient close to, in addition to the edge of the concrete reinforced concrete between, as a protective layer of steel, reinforced against corrosion and improve the fire performance component. Along with the fast development of our city process, the scope of application of the concrete to expand rapidly, in the long-term adverse natural environment and conditions of use, concrete can meet the strength requirements, meet the eye everywhere project but because of poor durability and destroyed, this paper mainly studies the advantages and disadvantages of reinforced concrete structure and cracks caused by. Many reasons caused the cracks in reinforced concrete, mainly in the following four categories: load and constraint imposed deformation caused by cracks; crack formation in the process of construction; because of reinforced concrete components cracks components; for cracks to the use and environmental conditions. This paper briefly introduces the concept, characteristics, classification of reinforced concrete. Analysis of the cause of crack, research the main preventive measures, finally illustrate examples to prove.

Keywords: reinforced concrete, advantages and disadvantages,, measures

目 录

1引言............................................................................................................................. 1 2钢筋混凝土简介 ........................................................................................................ 1

2.1钢筋混凝土概念 .................................................................................................. 1

2.2钢筋混凝土材料特性及原理 ................................................................................ 2

2.3钢筋混凝土结构的优缺点 .................................................................................... 3 3钢筋混凝土裂缝分析 ................................................................................................ 5 4钢筋混凝土裂缝原因 ................................................................................................ 5

4.1温度引起的裂缝 .................................................................................................. 5

4.1.1温度原因 .................................................................................................. 5

4.1.2特征 ......................................................................................................... 6

4.1.3易发生关键的部位 .................................................................................... 6

4.1.4预防措施 .................................................................................................. 6

4.2塑性收缩引起的裂缝 ........................................................................................... 7

4.2.1收缩裂缝的原因 ....................................................................................... 7

4.2.2特征 ......................................................................................................... 8

4.2.3措施 ......................................................................................................... 9 5基础导致的裂缝 ...................................................................................................... 10 6钢筋腐蚀引起的裂缝 .............................................................................................. 10 7钢筋混凝土裂缝的控制与防治措施 ...................................................................... 13

7.1大体积钢筋混凝土的裂缝控制 ........................................................................... 13

7.1.1在设计方面 ............................................................................................ 13

7.1.2在施工方面 ............................................................................................ 13

7.2工程实例 .......................................................................................................... 14

7.2.1分析引起裂缝的可能原因 ....................................................................... 14

7.2.2混凝土裂缝处理办法 .............................................................................. 15 8总结........................................................................................................................... 17 参考文献...................................................................................................................... 18 致 谢.......................................................................................................................... 19

1引言

混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。

混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不断涌现和推广，使混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求，发展很快。

混凝土并不是一种孤立存在的单一材料。它离不开混凝土用原材料的发展，离不开混凝土的工程应用对象的发展变化。应该从土木工程大学科的角度来认真对待混凝土。混凝土配合比设计也是这样，首先要分析工程项目的结构、构件特点、设计要求，预估可能出现的不利情况和风险，立足当地原材料.然后采用科学、合理、可行的技术线路、技术手段。配制出满足设计要求、施工工艺要求和使用要求的优质混凝土。

2钢筋混凝土简介

2.1钢筋混凝土概念

1、概念

当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝土这种物理、力学性能很不相同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要靠两者之间存在粘结力，受荷后协调变形。再者这两种材料温度线膨胀系数接近，此外钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的防火性能。钢筋混凝土的发明出现在近代，通常为人认为发明于1848年。1868年一个法国园丁， 获得了包括钢筋混凝土花盆，以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利。1872年，世界第一座钢筋混凝土结构的建筑在美国

纽约落成，人类建筑史上一个崭新的纪元从此开始，钢筋混凝土结构在1900年之后在工程界方得到了大规模的使用。1928年，一种新型钢筋混凝土结构形式预应力钢筋混凝土出现，并于二次世界大战后亦被广泛地应用于工程实践。钢筋混凝土的发明以及19世纪中叶钢材在建筑业中的应用使高层建筑与大跨度桥梁的建造成为可能。钢筋混凝土是当今最主要的建筑材料之一，但它的发明者既不是工程师，也不是建筑材料专家，而是一位法国名叫莫尼埃的园艺师。莫尼埃有个很大的花园，一年四季开着美丽的鲜花，但是花坛经常被游客踏碎。为此，莫尼埃常想：“有什么办法可使人们既能踏上花坛，又不容易踩碎呢？”有一天，莫尼埃移栽花时，不小心打碎了一盆花，花盆摔成了碎片，花根四周的土却仅仅包成一团。“噢！花木的根系纵横交错，把松软的泥土牢牢地连在了一起！”他从这件事上得到启发，将铁丝仿照花木根系编成网状，然后和水泥、砂石一起搅拌，做成花坛，果然十分牢固。

由于钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两者性能特点，可形成强度较高，刚度较大的结构，其耐久性和防火性能好，可模性好，结构造型灵活，以及整体性、延性好，适用于抗震结构等特点，因而在建筑结构及其他土木工程中得到广泛应用。

2、钢筋混凝土分类

按施工方法分为：现浇式、装配式或装配整体式、现浇钢筋钢筋混凝土楼板。现浇钢筋钢筋混凝土楼板：在施工现场通过支模，绑扎钢筋，浇筑钢筋混凝土，养护等工序而成型的楼板。 优点：整体性好，抗震能力强，形状可不规则，可预留孔洞，布置管线方便。缺点：模板，用量大，施工速度慢。预制装配式钢筋钢筋混凝土楼板：在预制厂或施工现场预制。缺点：楼板的整性差，板缝嵌固不好时易出现通长裂缝。装配整体式钢筋钢筋混凝土楼板：部分构件预制→现场安装→整体现浇。

2.2钢筋混凝土材料特性及原理

1、钢筋混凝土材料特性

混凝土是水泥（通常硅酸盐水泥）与骨料的混合物。当加入一定量水分的时候，钢筋钢筋混凝土水泥水化形成微观不透明晶格结构从而包裹和结合骨料成为整体结构。通常混凝土结构拥有较强的抗压强度（大约 3,000 磅/平方英寸, 35

MPa）。但是混凝土的抗拉强度较低，通常只有抗压强度的十分之一左右，任何显著的拉弯作用都会使其微观晶格结构开裂和分离从而导致结构的破坏。而绝大多数结构构件内部都有受拉应力作用的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使用于工程。 相较混凝土而言，钢筋抗拉强度非常高，一般在200MPa以上，故通常人们在混凝土中加入钢筋等加劲材料与之共同工作，由钢筋承担其中的拉力，混凝土承担压应力部分。

2、钢筋混凝土结构原理

由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，因而素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉区内配置钢筋，则混凝土开裂后的拉力即可由钢筋承担，这样就可充分发挥混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度较高的优势，共同抵抗外力的作用，提高混凝土梁、板的承载能力钢筋混凝土结构

钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间产生了粘结力。它由分子力（胶合力）、摩阻力和机械咬合力三部分组成。其中起决定性作用的是机械咬合力，约占总粘结力的一半以上。将光面钢筋的端部作成弯钩，及将钢筋焊接成钢筋骨架和网片，均可增强钢筋与混凝土之间的粘结力。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀，钢筋周围须具有一定厚度的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境，保护层厚度还要加大。梁和板等受弯构件中受拉力的钢筋，根据弯矩图的变化沿纵向配置在结构构件受拉的一侧。在柱和拱等结构中，钢筋也被用来增强结构的抗压能力。它有两种配置方式：一是顺压力方向配置纵向钢筋，与混凝土共同承受压力；另一是垂直于压力方向配置横向的钢筋网和螺旋箍筋，以阻止混凝土在压力作用下的侧向膨胀,使混凝土处于三向受压的应力状态，从而增强混凝土的抗压强度和变形能力由于按这种方式配置的钢筋并不直接承受压力，所以也称间接配筋。在受弯构件中与纵向受力钢筋垂直的方向，还须配置分布筋和箍筋，以便更好地保持结构的整体性，承担因混凝土收缩和温度变化而引起的应力，及承受横向剪力。

2.3钢筋混凝土结构的优缺点

1、优点

耐久性好。在混凝土结构中，钢筋受到保护不易锈蚀，因此混凝土结构具有

良好的耐久性.不像俐结构那样需要经常地保养和维护；

耐火性好。棍凝土为不良导热体，当火灾发生时，混凝土不会像木结构那样迅速燃烧，也不会像钢结构那样很快软化而破坏，因此，混凝土结构具有更好的耐火性。

整体性好。现浇或装配整体式讹凝土结构其有良好的整体性，其刚度较大，有利于抵抗地展作用或强烈爆炸时冲击波的作用。

可模性好。混凝土结构可根据需要浇筑成任何形状.有利于建筑造型。 就地取材。混凝土的主要成分.如砂和石均可就地取材。另外，还可有效利用矿造、粉煤灰等工业废料。

节约钢材。钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能。与钢结构相比.可以节约钢材并降低造价。

2、缺点

自重大。在负担相同荷重的悄况下，混凝土结构的截面尺寸和自重都比钢结构大，这对大跨结构、高层建筑结构都是不利的。另外，自重大会使结构地震作用增大，对抗震也不利。

抗裂性差。由于混凝土的抗拉强度很低。因此在正常使用条件下钢筋混凝土构件截面的受拉区都处于开裂状态，如果裂缝过宽，则会影响结构的耐久性和应用范圈。

需用模板。混凝土结构的制作，需用模板予以成型。如果采用木模板，则可重复使用的次数减少，从而增加工程造价。

混凝土结构施工工序复杂，周期较大，且受季节和气候的影响较大。混凝土的耐久性是指混凝土结构在实际使用条件下抵抗破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。目前有大量的混凝土结构由于受到各种各样的破坏，致使耐久性失效，最终达不到预定的使用年限。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它不仅具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，同时还具有抗压强度高，强度等级范围宽的特点，这些特点使其用量越来越大，使用范围越来越广，不仅在各种土木工程中使用，就是在机械工业、海洋的开发等建筑工程中，混凝土也是重要的材料。

钢筋混凝土最主要当然与其材料：也就是钢筋和混凝土有关啦，其中钢筋的

抗拉强度和混凝土的抗压强度最重要。另外，施工之中还和天气的温度湿度等有关，因为会影响到混凝土的凝结速度。

3钢筋混凝土裂缝分析

钢筋钢筋混凝土产生裂缝的原因很多，主要有以下四类：荷载和约束外加变形引起的裂缝；施工过程中形成的裂缝；因钢筋混凝土组成成分所产生的裂缝；因使用和环境条件导致的裂缝。进一步究其原因有以下诸点

① 大体积钢筋混凝土温度变化引起的裂缝

② 由于钢筋混凝土塑性收缩引起的裂缝

③ 钢筋混凝土早期冻胀引起的裂缝

④ 结构基础不均匀沉陷引起的裂缝

⑤ 钢筋腐蚀引起的裂缝

⑥ 施工工艺质量引起的裂缝

其中，大体积钢筋混凝土水化热引起的裂缝、钢筋混凝土塑性收缩引起的裂缝、钢筋混凝土早期冻胀引起的裂缝基本为45d内发生的属于早期裂缝。根据国外有关的调查资料表明，钢筋混凝土早期裂缝占裂缝起因的80%，因此，我们有必要对钢筋混凝土早期裂缝的起因及防治做深入的研究。

4钢筋混凝土裂缝原因

4.1温度引起的裂缝

4.1.1温度原因

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与主筋方向平行或接近平行。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝通常是中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不

太明显。

此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。温度应力可以达到甚至超出荷载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是它将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当、混凝土骤冷骤热、内外温度不均等等。

4.1.2特征

温度裂缝是粗裂缝产生的重要原因，一般出现在配筋薄弱处。大体积的钢筋混凝土结构在拆模后，突然遇到短期内大幅度的温度降低，使结构内外有很大温差，引起较大的温度应力，从而使钢筋混凝土开裂。由于温度引起的内应力及约束应力的大小与温度有关，特别是与昼夜间的变化关系最大，结构上严重损坏的裂缝往往发生在气候条件最差的时候。温度应力也与结构所处的地理位置有关。例如，处于比较稳定的海洋气候中的结构要比处于大陆气候中的结构有利一些。

4.1.3易发生关键的部位

①在箱形桥梁中，当桥面的温度与底板温度有较大差别时，箱形梁腹板处容易开裂。此时，若底板较薄，则腹板上部易开裂；若底板较厚，则腹板下部易开裂，且厚腹板比薄腹板更容易出现裂缝，因为它对底板的温度变形有更大的阻力。

②薄构件与厚构件相连之处易发生裂缝，这是因为薄构件比厚构件温度变化快，因而收缩也快容易受到拉应力。

③施工缝由于新老混凝土之间几乎不能承受抗拉强度，故在锚固区的施工缝易产生裂缝。

④在受力筋拼接缝处及相邻一段区域内由于钢筋混凝土的局部变形，也会出现裂缝。

⑤浇注大体积钢筋混凝土时，由于钢筋混凝土内外温差过大（超过25℃），容易引起较大的温度应力，当钢筋混凝土的温度应力超过其抗拉强度时，钢筋混凝土即会开裂。此外，钢筋混凝土在降温收缩时，由于受约束内部产生拉应力，当钢筋混凝土的温度应力超过其抗拉强度时，钢筋混凝土也容易开裂。

4.1.4预防措施

(1)混凝土中尽量掺加混凝土掺合料，如粉煤灰或矿粉。

(2)减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg／m3以下。

(3)降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

(4)改善骨料级配，采用掺加粉煤灰或高效减水剂等来方法减少水泥用量，降低水化热。

(5)改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。

(6)在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，降低水化热，推迟热峰的出现时间。

(7)高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。

(8)在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。

(9)加强混凝土温度的监控，使大体积混凝土的内外温差尽量小于25℃。

(10)预留温度收缩缝。

(11)减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。

(12)加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时问，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

(13)混凝土中配置少量的钢筋或者掺人纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

4.2塑性收缩引起的裂缝

4.2.1收缩裂缝的原因

钢筋混凝土在凝结硬化过程中产生体积变化，当钢筋混凝土产生收缩而结构又受到约束时，就可能产生收缩裂缝。与温度应力相比，收缩裂缝仅起到次要作用。由于收缩引起的应力一般只相当温度引起应力的10%～30%。根据裂缝产生机理的不同，收缩裂缝又可分为化学收缩、干燥收缩、塑性收缩、自收缩、碳化收缩裂缝等。

①化学收缩指随着水泥不断水化，固相体积增加，但水泥一水体系的绝对体

积减少。化学收缩与水泥中C3A和SO3含量有关，掺用的矿物用量越大，活性越高，化学收缩越大。

②干燥收缩是指钢筋混凝土养护完成后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的可逆收缩。随着相对温度的降低，水泥浆体的干缩增大。钢筋混凝土的水灰比和水化程度、水泥的组成和用量、细掺料和外加剂、集料的品种和用量等十影响干缩的主要因素。

③塑性收缩是指塑性阶段的钢筋混凝土因表面失水而产生的收缩。钢筋混凝土在新拌状态下，拌合物种颗粒间充满水，若养护不足，表面失水速度超过内部水向表面迁移的速率，就会造成毛细管中产生负压，使浆体产生收缩，影响钢筋混凝土塑性收缩开裂的内部因素是水灰比、细掺料、钢筋混凝土的温度、凝结时间等；外部因素是风速、环境温度、相对湿度等。控制塑性收缩最有效的方法是终凝前保持钢筋混凝土表面的湿润，如在钢筋混凝土表面覆盖塑料薄膜，喷洒养护剂等。

④自收缩钢筋混凝土内部相对湿度随水泥水化的进尺而降低，造成毛细孔中的水分不饱和而产生压力差，当压力差为负值时，引起钢筋混凝土的自收缩。对水灰比较高的普通钢筋混凝土，自收缩可以忽略。钢筋混凝土自收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。

4.2.2特征

钢筋混凝土的收缩裂缝一般从钢筋混凝土表层开始向深处发展，有时会在钢筋混凝土保养层出现环向裂缝。

钢筋混凝土的干缩裂缝常出现在钢筋钢筋混凝土薄腹梁，有较高较窄的横截面的腹壁上，且一般出现在梁中段的腹壁中部，沿梁垂直方向排列，裂缝中间宽大，两端渐窄，上不到顶，下不到底，呈“枣核”形。干缩裂缝最显著的特征是与荷载无关，常在无外荷载的作用下开裂，且裂缝比较稳定。即一旦出现裂缝，若没有其它影响，裂缝宽度不会再有太大变化，这一点与温度裂缝有明显不同。

a、特点：大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

b、成因主要包括：塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩，其中塑性收缩和缩水收缩(干缩)是引起混凝土体积变形的主要原因。

(1)塑性收缩引起的裂缝：发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右。此时水泥水化反应激烈，水化产物逐渐形成，表面水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因为此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长l5～30ram，较长的裂缝可达20～30cm，宽l～5mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的坍落度大小、环境温度、风速、相对湿度、养护制度等等。

4.2.3措施

一是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。二是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。三是混凝土浇筑完成后多次抹面，及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。四是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

(2)缩水收缩(干缩)引起的裂缝：干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间，或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，而内部湿度变化较小，变形较小。较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05-0.2mm之间。大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。于缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀而影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂而影响混凝土的承载力等等。

主要预防措施：

一是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。二是加

强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。三是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。 5基础导致的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：

(1)地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。

(2)地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

(3)结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。

(4)结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

(5)修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。

(6)地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

(7)桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。

(8)桥梁建成以后，原有地基条件发生变化。

6钢筋腐蚀引起的裂缝

（1）钢筋锈蚀的原因

钢筋锈蚀的原因有两个方面：一是钢筋保护层的碳化，其碳化的原因是混凝土不密实，抗渗性能不足。硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氢氧化钙，故显碱性，pH值＞12，此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜，使钢筋

不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或含二氧化碳环境中时，由于二氧化碳的侵入，混凝土中的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙等物质，其碱性逐渐降低，甚至消失，称其为混凝土的碳化。当混凝土的pH值＜12时，钢筋的钝化膜就不稳定，当pH值＜n.5时，钢筋的钝化保护膜就遭破坏，钢筋的锈蚀便开始进行；二是氯离子的含量。据有关试验证明，即便是pH值较高的溶液（如pH值＞13），只要有4～6mg/L的氯离子含量，就足可以破坏钢筋的钝化膜，使钢筋失去钝化，在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。

（2）钢筋锈蚀产生裂缝原因分析

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

（3）钢筋锈蚀的预防措施

通过大量的调查研究证明，钢筋锈蚀的原因正是由于混凝土保护层的碳化和氯离子的侵入而造成的，为了防止钢筋锈蚀，必须防止混凝土的碳化或减慢碳化速度和防止氯离子的侵入。而混凝土碳化又是由于混凝土抗渗性能不足引起的，所以为防止碳化，必须提高混凝土的抗渗性。其方法有：①降低水灰比。混凝土是由水泥、粗、细骨料和水拌制而成，根据水泥完全水化的理论，需水量只有水泥重量的25％左右，但在拌制混凝土时，为了获的必要的流动性，满足施工要求，常用较多的水，即较大的水灰比w/c.当混凝土硬化后，多余的水就会蒸发

掉，形成毛细孔。用水量越大，水泥水化后留下的毛细孔越多，渗透系数也越大。所以在拌制混凝土时，在满足设计要求和施工要求的情况下，尽量降低水灰比，减少用水量，增加密实度，提高混凝土的抗渗性。②掺外加剂。一是掺引气型的减水剂，一方面使混凝土内部产生均匀、稳定、互不连通的微小气泡，阻止液体的渗透，另一方面也大大减少混凝土的用水量，增加混凝土的密实度，提高抗渗性；二是掺抗渗剂，掺抗渗剂在混凝土内形成胶体洛合物，填充、堵塞了混凝土内部的毛细孔缝，从而增加混凝土的密实度，提高抗渗性；三是掺膨胀剂，通过掺膨胀剂发生化学反应，使混凝土产生膨胀，在外力约束下，增加混凝土的密实度，也可提高抗渗性。③选择合适的材料。应选用颗粒细、水化热低的水泥。因为越细，凝结越快，泌水越少，抗渗性能越好。水泥标号一般不低于425号；并掺用适量优质掺合料；细骨料要求砂的颗粒均匀、圆滑、质地坚硬、平均粒径为0.4mm左右的河砂，含泥量＜3％，并含适量的粉砂；选用粗骨料，除大体积外，一般情况下粒径5～30mm为宜，最大粒径不超过40mm.含泥量＜1％，要求组织细密、颗粒整齐、质地坚硬，另外级配要优良，以改善混凝土的和易性，增加密实度，提高抗渗性。④加强养护。如混凝土早期养护不好，水泥得不到正常水化，会降低混凝土的密实度，继而影响抗渗性。所以一定要加强混凝土的早期湿润养护，时间不得少于14d，以保证水泥正常水化，增加密实度，提高抗渗性。⑤防止裂缝。混凝土建筑物中常见裂缝有：收缩裂缝、沉降裂缝、温度裂缝等。防止收缩裂缝、沉降裂缝采取的措施有：除以上提到的1～4项外，混凝土搅拌时间要适当，浇筑时下料不要太快，防止堆积，振捣要密实，但避免过振，一般振捣时间为10～15s／次，混凝土初凝前要抹平，终凝前要压光，压光后要及时用湿草帘苫盖或喷涂养护剂认真养护。夏天气温高，要及时喷水养护，使其保持湿润；防止温度裂缝的措施有：施工时，首先要考虑矿渣水泥、粉煤灰水泥，对于大体积混凝土要用中热或低热水泥，同时在保证强度指标的情况下加入一定量的活性掺合料（如粉煤灰、矿渣微粉等）。在一定范围内，活性掺合料对水泥的代用量越多，降低混凝土温升的效果越好。另外可充分利用混凝土的后期强度，根据工程结构实际承载的情况，用56d、90d的抗压强度代替28d的抗压强度做为设计强度。如充分利用混凝土的后期强度，可使每方混凝土少用水泥约50kg，则混凝土温度可降低约5℃，可减少混凝土温度裂缝。再就是在大体积混凝土里加入

缓凝、引气型的减水剂，以改善其和易性、流动性、黏聚性、保水性。通过分散减水和缓凝作用，可降低用水量，增加混凝土的密实度和强度，同时还降低水化热，推迟温峰出现的时间，因而减少温度裂缝，亦提高混凝土抗渗性。此外，还可选择水化后产生氢氧化钙较多的水泥，如早强硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等，这样也可以放慢碳化速度。防止氯离子进入混凝土的措施有：①配置混凝土时不使用含氯离子的材料或外加剂。②采取各种措施，提高混凝土的密实度，防止氯离子侵入混凝土内部，避免钢筋锈蚀。③掺入阻锈剂，使钢筋表面的氧化膜趋于稳定，弥补表面的缺陷，使整个钢筋被一层氧化膜所包裹，致密性很好，能防止氯离子穿透，从而达到防锈的目的。④适当增加钢筋混凝土保护层的厚度，以延缓二氧化碳、氯离子等到达钢筋表面的时间。

7钢筋混凝土裂缝的控制与防治措施

温度、收缩裂缝从出现到发展，一般均有一段过程，因此常会在工程竣工交付使用后的一段时间出现，裂缝的控制与防治应从设计与施工两个方面进行。

7.1大体积钢筋混凝土的裂缝控制

7.1.1在设计方面

在设计方面，可以适当增配构造钢筋以提高结构的抗裂性能，若能沿钢筋混凝土表面设置细密的温度钢筋，则可以提高钢筋混凝土表面的极限拉伸强度，使钢筋混凝土表面由温差、收缩引起的应变能均匀分布，当配率为1%～2%时，收缩可减少30%～50%。设计上要避免在结构断面处产生应力集中。同时，在钢筋混凝土配合比的设计上要尽量减少水泥用量，优先选用低、中热水泥，尽可能在满足施工工艺的要求下降低水灰比、塌落度和砂率。在设计中，使用减水剂、粉煤灰、膨胀剂等添加剂尤为重要。

7.1.2在施工方面

在施工方面，要严格控制钢筋混凝土原材料的质量，特别注意控制骨料的含泥量，含泥量的增加会大大降低钢筋混凝土的抗拉强度；应注意振捣，在施工条件的允许下课进行二次振捣，以提高钢筋混凝土的抗裂性，同时还可有效防止塑性裂缝；采用合理的养护措施，如采用冷却水管进行外蓄内散综合养护措施，实行信息化自动监控。

7.2工程实例

在实际工程中要区别对待各种裂缝，根据实际情况解决问题。结合工程实例，讨论一下工程中遇到的裂缝形式、成因、处理方法及效果。

北宋庄大桥位于保定至阜平高速公路曲阳境内，桥梁全长497.0m，上部构造采用12mmX40mm装配式混凝土连续T梁；下部构造采用薄壁空心墩，柱式墩，重力式U型台，以12#台为例介绍施工过程中的裂缝情况。

北宋庄大桥12#台为重力式U型桥台，桥台混凝土设计强度等级为C25，配合比为：水泥(353)、砂子(768)、石子(1106)、水(153)、减水剂(1.756)。施工结束后专人24小时养护，养护期限为l4天，养护期间逐渐发现台身、台背出现不同程度的竖向裂缝，裂缝形状大部分是竖直方向，处于台身中下部，且基本是等台身分部，台前裂缝与台背裂缝位置大致相同，属于沿台身前后贯通情况，实测裂缝宽度大致在0.3～2.Omm，长度在1.0～1.5m左右，结构施工采用组合钢模，型钢加劲，半幅一次性浇筑，浇筑时间约25小时，施工时最高气温为28℃。由于方量大，桥台采用泵送混凝土工艺，坍落度为l2cm，混凝土振捣采用插入式振动棒。

7.2.1分析引起裂缝的可能原因

该桥台未承受施工荷载及使用荷载，可以排除外力产生裂缝，桥台下接2×0.75m扩大基础，经检验未发现有裂缝，认为基础绝对刚性，因此可以排除基础不均匀沉降导致的裂缝；从裂缝的规则性、均匀分布、走向一致，可以排除混凝土拌合不均匀造成的裂缝，考虑结构物的尺寸特征及裂缝形态，可以初步判断可能有以下几方面引起的：

(1)采用输送泵浇筑，调整了水灰比及坍落度，水灰比增加，混凝土内部水化后残留多余水分，降低强度的同时增加了混凝土收缩量。

(2)U型桥台由于台身较高，混凝土半幅一次性成型，相比多次浇筑成型，混凝土体积和表面积增大，相应增加了混凝土结构温度应变和收缩变形。

(3)桥台施工正值5月份，因环境温度而养护不到位，特别是在气温变化较大的昼夜交替时间里，由于外界气温骤降，增加了混凝土内外温度梯度，又无法得到很好的散热，由此产生的温度应力同样是造成开裂的不利因素。

7.2.2混凝土裂缝处理办法

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下几种方法：

(1)开槽法修补裂缝

该法适合于修补大于0.5ram的较宽裂缝，采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：l2.5，砂：28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂、聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺人已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度(约0.2kg丙酮就可以了)。及时(一般约30分钟)将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶盛装、倒人已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。嵌入后的砂浆养护，即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将修补砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。

(2)低压化学灌浆法修补裂缝

低压灌浆法适用于裂缝宽度为0.2～0.3mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理一试漏一配制注浆液一压力灌浆一二次注浆一清理表面。化学灌浆，即将一定的化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入缝隙或孔洞中，使其扩散凝固，从而达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。化学灌浆材料有较好的可靠性，其凝胶时间可根据工程需要调节。有的可在瞬间固化，适用于大流量漏水、涌水的处理。有的胶凝时间长，起始粘度低，适用于混凝土细微裂缝和孔隙的渗漏处理。可供选择的化学灌浆材料有许多，常用的有丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、油性或水性聚氨酯、环氧树脂等等。由于化学灌浆可将化学浆材压人很细的混凝土孔隙中，因此可有效地保护混凝土。渗漏治理施工过程中，可根据孔隙的大小和材料的可灌性选用适当的化学灌浆材料。低粘度环氧树脂化学灌浆材料由于其起始粘度低，适用于细微裂缝的封闭和补强加固。油性或水性聚氨酯遇水立即起反应膨胀产生高弹性发泡体，也是经常用到的堵漏止水材料。一般灌浆压力为0.3MPa，由高压灌注机械把调配好的注浆液压人混凝土裂缝中。工程施工往往由专门的防水堵漏技术公司来承担。

(3)表面覆盖法修补裂缝

这是一种在微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深人到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜(粘贴)等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。

经分析，本工程裂缝处理适合选用开槽法修补裂缝，具体修补方法如下：桥台裂缝为贯通性裂缝，故分别对台身、台背裂缝应进行表面处理(但暂不考虑对裂缝内部进行灌浆处理)。裂缝表面处理：沿裂缝(以裂缝为中心)凿一条宽80mm，深40mm，的“V”型槽，并清洗干净，刷去松动颗粒，回填弹性环氧砂浆。该工程桥台裂缝处理至今，经历长期的考验，裂缝未发展，且未发现新的裂缝，证明处理措施是合理、有效的，较好地达到控制裂缝的效果。

8总结

钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。混凝土开裂对钢筋的保护降低，导致破坏加速,从而寿命大大降低，还有自然的侵蚀风化作用，但其使用寿命肯定大于设计年限，如果有后期维护的话，那些缺陷可以得到弥补，其使用寿命会大大地提高的，建筑都会有人定期的检查的，发现隐患肯定要进行一定的技术处理，早发现早处理，这样建筑物的寿命会大大提高的，住宅的使用年限是指住宅在有形磨损下能维持正常使用的年限，是由住宅的结构、质量决定的自然寿命。钢筋混凝土结构在土木工程中的应用范围极广，各种工程结构都可采用钢筋混凝土建造。钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合，如反应堆压力容器、海洋平台、巨型运油船、大吨位水压机机架等，均得到十分有效的应用，解决了钢结构所难于解决的技术问题。

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