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摘要：筒仓是用来贮存散料的构筑物，如煤炭、生石灰、矿渣、粮食等。钢筋混凝土筒仓因为占地面积小，造价低，具有较高的机械化及自动化水平，因而在冶金、建材、电力及粮食存储等行业得到了广泛的应用[1]。若钢筋混凝土筒仓产生了裂缝，则会对仓体自身的防水以及存储功能构成不利的影响，甚至会降低结构安全性。本文从设计、施工及使用三方面分析了钢筋混凝土筒仓裂缝产生的具体原因，并提出相应的控制策略以避免筒仓裂缝的产生及扩大。

关键词：钢筋混凝土筒仓;裂缝成因;控制方法

引言：近年来随着我国工业企业生产规模的不断扩大，对物料的存储要求也越来越高。大容量钢筋混凝土筒仓逐渐被广泛应用到各个领域之中。长期以来，裂缝问题一直是混凝土筒仓在设计和施工过程中需要重点解决的问题。筒仓的破坏一般都是以最初的细小裂缝为基准不断加宽和延伸，最终形成较宽的通缝，进而造成钢筋锈蚀，局部失稳，影响结构安全。所以裂缝控制对钢筋混凝土筒仓的耐久性和可靠性来说都具有重要的意义。

1筒仓裂缝的理论分析

钢筋混凝土筒仓的裂缝主要分为两类，一类是筒仓建设期间施工原因造成的裂缝，一类是后期使用过程中出现的裂缝。导致其产生的因素很多，如设计不合理、建筑材料不合格、施工不规范、超设计荷载使用，以及温度变化、地震破坏等原因均可导致筒仓裂缝的产生或扩大。

勘察设计阶段，荷载考虑不充分、地质勘察不准确、地基基础设计不合理等原因是设计人员常犯的错误。因此而导致的结构发生不均匀沉降，产生大幅裂缝，甚至结构倒塌，是重大的设计事故，是设计过程必须避免的。

规范化施工是也避免裂缝产生的重要前提。钢筋混凝土筒仓在施工过程中，因为选材不当、入模温度过高、振捣不充分、养护不到位等原因，会导致混凝土在凝固过程中表面和内部都产生细小的裂纹，随着时间的推移和混凝土的不断老化这些细小的裂纹逐渐加宽，最终形成了肉眼可见的裂缝。

即使设计和施工都能做到严格按规范执行。钢筋混凝土筒仓在使用过程中仍会因为受到不均匀压力而产生裂缝。主要表现在以下方面：一、仓顶进料口的位置没有设在筒仓中心，出现了偏心，从而造成仓内物料不均匀堆积，对仓壁产生偏心荷载;二、入仓的物料温度与环境温度相差过大，引起筒仓的大幅胀缩;三、仓底促流装置导致筒仓受到偏心荷载[2]。这些因素均会对筒仓仓壁形成不均匀的附加应力，该应力的数值及分布带有较强的随机性特征。致使筒仓壁不仅要承受轴向拉力，同时还会承受弯矩的影响。这种复杂因素影响之下产生的裂缝可能无法在设计的阶段予以解决，但在使用过程中可以通过技术管控措施，降低或减小裂缝产生的可能性，使其满足功能要求。

2控制裂缝出现的技术措施

设计和施工的规范化是控制筒仓裂缝产生的最主要途径。

2.1选择合理的筒仓结构，优化设计

结构工程师在设计过程中充分考虑不同工况下的荷载，严格按照裂缝控制标准确定仓壁厚度、计算钢筋面积是重要的第一步。

筒仓的尺寸及贮料特性往往由工艺专业提供，包括筒仓的高度、直径、锥斗面倾角、物料重度、内摩擦角、含水率、入仓温度等。这些是结构设计的重要前提条件，结构工程师在开始设计之前应收集齐全。

根据《钢筋混凝土筒仓设计标准》（GB 50077-2017）第5.1.5条的要求，筒仓在设计过程中应严格控制仓壁、仓底构件的裂缝宽度。对于干旱少雨，年降水量少于蒸发量，相对湿度小于10%的地区，且贮料含水量小于10%时，筒仓最大裂缝宽度允许值可以取到0.3mm;其它条件时，筒仓最大裂缝宽度的允许值应为0.2mm。裂缝宽度的计算按现行《混凝土结构设计规范》（GB50010）的要求执行，即：

式中：为构件受力特征系数，为裂缝间纵向钢筋应变的不均匀系数，为按荷载准永久组合计算的混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力，为钢筋的弹性模量，为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，为受拉区纵向钢筋的等效直径，为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率[3]。相关参数的计算按规范7.1.2条执行。

通常状况下，混凝土筒仓的内外温差、季节温差以及日照温差作用对于其仓壁内力的影响很大。在设计阶段需要加以考虑。按筒仓设计标准要求，仓壁壁面的内外季节温差相同时，单位仓壁中的温度应力（kN/m）应按下式计算：

式中：为仓壁的线膨胀系数;E为仓壁的弹性模量;h为仓壁厚。

仓壁内外壁面有温差时，单位环向、竖向应力最大值按公式3计算;单位竖向及相应的单位环向弯矩按公式4计算：

式中：分别为单位环向、竖向应力最大值;为材料的泊松比;

为筒仓壁的竖向（经向）弯矩，为环向（纬向）弯矩，为仓壁的最大温度应力[4]。

在筒仓的结构设计过程中，风荷载、地震荷载以及根据物料特性及筒仓尺寸计算出的贮料荷载都是很明确的，也有很成熟的计算理论支撑。但温度荷载往往被忽略，这是后期使用过程中裂缝产生的重要原因。只有将温度荷载充分考虑清楚以后，计算出来结构才是合格的，才能经得起时间检验。

2.2选取性能良好的纤维混凝土

根据混凝土裂缝的计算公式可以看出，筒仓配筋率对裂缝的影响很大。但选择较高的配筋率时，相应的工程造价也随之增大。因此在设计过程中，需要在两个相互矛盾的取舍中求得平衡，即选择一个最优的配筋率。而纤维混凝土的使用，可以有效降低钢筋混凝土筒仓的配筋率。

纤维混凝土在拌合阶段，通过摇筛或分散机加料，这可以使纤维能够和混凝土材料融合在一起，并均匀分布。浇筑成形以后，随机布置的纤维在混凝土内部自行构筑起相对均匀的乱向支撑体系。其对集料的支撑作用可以阻止粗、细集料的相继沉降，避免混凝土发生离析现象，从而提高混凝土的匀质性。

当混凝土中出现破坏性裂缝时，由于裂缝的前端与纤维相交，纤维起到跨裂缝传递荷载的桥梁作用，钝化了裂缝前端的应力集中，使得引起裂缝的拉应力得以削弱或消除。故可使裂缝的发展得到有效抑制，达到抗裂的目的。根据科研结果和工程试验统计，掺入钢纤维，可显著地改善混凝土的力学性能。当掺量在许可范围之内，可提高抗拉强度1/2～1/3，提高抗弯强度近1倍，提高混凝土韧性10～50倍，提高抗冲击强度2～9倍，钢纤维混凝土还可使干缩率降低10%～30%。

抗拉强度和韧性的提高对于抵抗混凝土开裂来说，有重要的意义。在相同配筋率的情况，可大大提高仓体的抗裂性能。

2.3选取适合的混凝土胶凝材料

筒仓浇筑完成后，水泥在凝固过程中释放的水化热会造成混凝土内部产生细小裂纹，这些裂纹是后期裂缝产生和扩大的根源所在。选择正确的水泥品种，采用合适的配合比，正确使用混凝土添加剂。对于降低水化热，避免施工产生的裂缝来说很有必要。

筒仓混凝土的浇筑体量往往很大，大体积混凝土的水化热也大。因此水泥的选择应当避免使用水化热较高的普通硅酸盐水泥，而优先选择水化热小、干缩性小、抗裂性能好的矿渣水泥或粉煤灰水泥。此外，通过掺入减水剂、引气剂、缓凝剂等外加剂，可以有效降低混凝土配制时水的用量，增加其和易性和流动性，提高混凝土强度，降低水化热的产生，进而减少裂缝的产生。

2.4采用优质的粗骨料品种

混凝土是通过胶体将骨料和砂子连成一个整体的材料，其中骨料的特性也对混凝土的抗裂性能有着直接的影响。使用反击式破碎机生产的碎石颗粒相对来说会比较均匀，也更接近于球体或立方体形状，低强度的针片状颗粒的含量和鄂式破碎机生产的碎石相比更少，所以其配制的混凝土抗裂性更优。卵石表面较为光滑，卵石混凝土集料之间的黏结力与碎石混凝土相比较差，抗裂性能也会比较低。采用不同骨料配制混凝土抗裂性大小不同，卵石低于颚式破碎碎石，颚式破碎碎石低于反击式破碎碎石。

2.5采取适宜的施工措施

在钢筋混凝土筒仓的施工过程中，充分振捣、认真做好浇筑完毕后的混凝土养护，也是避免裂缝产生的重要措施。在这点上筒仓的施工要求与常规混凝土要求相同，按施工及验收规范执行即可。但对于纤维混凝土，为了保证纤维的三维乱向分布，需要根据添加纤维的种类，选择合适的振捣方式，制定合理的施工方案。

3裂缝出现的缓解方法

3.1喷射纤维混凝土加固法

喷射纤维混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力将纤维混凝土高速喷射至开裂混凝土的表面，凝结硬化成新混凝土的一种加固方式。由于水泥与集料的反复连续撞击使得喷射混凝土能够与原混凝土筒仓壁进行良好的贴合，也能够自行压缩密实[5]。由于混凝土中加了速凝剂，水泥可以迅速硬化，并达到很高的强度。因此这方法机动灵活、工序简单、见效快，逐渐成为一种常用的高效补缝手段。

3.2环向预应力加固法

环向预应力法可对有裂缝的混凝土筒仓起到很好的加固效果。其原理很好理解，以生活中常用的木捅箍为例。在木桶外侧增加的环向预应力箍圈，让木片和木片之间保持紧密闭合的状态，这样桶内的水就不会渗流出去了。对钢筋混凝土筒仓的加固采用相同的原理。

具体施工时先清除筒仓内的贮料，卸掉贮料荷载对于筒仓侧壁的压力作用。凿毛筒仓裂缝区域的混凝土表面，沿筒仓环向布置施加了预应力的钢筋，之后喷射混凝土，使得原结构能够同附着的混凝土及预应力钢筋紧密结合在一起，并保持共同受力的状态[6]。喷射混凝土亦可采用钢纤维混凝土。在新建混凝土达到相应强度标准之后，及时拆除支撑设施，进行后续的施加作业，浇筑第二层混凝土，若需要同步施加多层预应力，重复进行上述步骤即可。

结语：

在实际工程项目中，钢筋混凝土筒仓会存在各式各样的开裂问题，这些问题会对筒仓的使用效果形成不利影响，给存续期的使用埋下安全隐患。所以在设计阶段，结构工程师需要精确计算，优化筒壁设计，严控裂缝指标。同时制定出适宜的裂缝管控措施，提出裂缝修补意见，给后续相关工程技术人员作业提供必要的参考。只有在设计过程中严格控制，实施阶段严格按规范要求施工，并在使用中做好预防措施，才能提高钢筋混凝土筒仓结构的耐久性，保证使用寿命达到设计要求。

参考文献

[1]苏业东. 钢筋混凝土筒仓的裂缝成因及控制方法[J]. 江西建材，2021（7）：176-178.

[2] 张祥杰，周灿群. 钢筋混凝土筒仓的裂缝成因及控制方法[J]. 江西建材，2015（3）：85-85.

[3]混凝结构设计规范（附条文说明）：GB 50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社

[4]钢筋混凝土筒仓设计标准（附条文说明）：GB 50077-2017[S].北京：中国建筑工业出版社

[5] 田长勋，汪建立，郭金敏. 喷射纤维混凝土性能研究[J]. 煤炭工程，2006（8）：87-89.

[6] 刘文达，孙巍巍，易建荣，等. 受损中心锥体筒仓病害分析及加固方案设计[J]. 特种结构，2017，34（6）：67-71.