淺析高層建筑鋼筋混凝土裂縫的有效控制

楊海濤

摘要：混凝土工程中材料的特性決定了產(chǎn)生裂縫的不可避免性，高層建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因很多，主要是由溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降等變形作用引起的。文章論述了高層建筑鋼筋混凝土裂縫的控制。

關(guān)鍵詞：高層建筑;鋼筋混凝土;裂縫控制

混凝土裂縫是一個(gè)很普通的技術(shù)問(wèn)題，但是正是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的、十分平常的技術(shù)問(wèn)題，卻給工程質(zhì)量帶來(lái)了潛在的安全質(zhì)量隱患。因?yàn)楹芏喙こ探ㄖ锏钠茐呐c倒塌大多是從其混凝土裂縫的擴(kuò)展開(kāi)始的，混凝土裂縫問(wèn)題已經(jīng)成為日趨嚴(yán)重的工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全隱患的嚴(yán)重問(wèn)題。因此，作為工程技術(shù)人員和管理人員，認(rèn)清并有效的控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫成因問(wèn)題，是我們亟待解決的一個(gè)重要課題。

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)的缺陷，從裂縫寬度來(lái)分，有微裂縫和宏觀裂縫。一般混凝土材料中產(chǎn)生寬度小于0.05mm的裂縫屬于微裂縫，它是不可避免的，是混凝土材料固有的一種物理性質(zhì)。但在實(shí)際過(guò)程中，混凝土在外界荷載的作用下，或是由于溫度、干縮、施工工藝、鋼筋銹蝕等影響，這些裂縫就開(kāi)始擴(kuò)展并慢慢逐漸貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見(jiàn)的宏觀裂縫，這種裂縫一般寬度大于0.05mm，這些裂縫的出現(xiàn)會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成嚴(yán)重的損害，也會(huì)大大減少建筑物的使用壽命。因此，盡量減少混凝土出現(xiàn)裂縫，是保證工程質(zhì)量的一個(gè)重要保障。所以分析混凝土出現(xiàn)裂縫的原因就顯得尤為重要。通常來(lái)說(shuō)，混凝土裂縫的出現(xiàn)是由于混凝土發(fā)生體積變化時(shí)受到約束，或者是由于荷載作用，在混凝土內(nèi)引起過(guò)大的拉應(yīng)力（或拉變形）而引起的。這個(gè)是引起混凝土宏觀裂縫的主要原因。在大多數(shù)情況下，混凝土出現(xiàn)可見(jiàn)的宏觀裂縫只會(huì)損害結(jié)構(gòu)的外觀。通常而言，混凝土的微觀裂縫則為一般混凝土所固有，因?yàn)榛炷潦怯伤酀{體水化硬化后的水泥石與砂、石骨料組成，它們的物理力學(xué)性能并不一致，水泥漿體硬化后的干縮值較大，而混凝土中的骨料則限制了水泥漿體的自由收縮，這種約束.作用使混凝土內(nèi)部從硬化開(kāi)始就在骨料與水泥漿體的粘結(jié)面上出現(xiàn)了微裂縫。我們不能忽視微觀裂縫的嚴(yán)重性，因?yàn)檎沁@些微裂縫的存在，才會(huì)由量變引起質(zhì)變，最后造成嚴(yán)重的工程事故。究其原因，主要是因?yàn)榧词箾](méi)有外部荷載作用，或者即使混凝土發(fā)生體積變化時(shí)沒(méi)有受到外部的約束，混凝土內(nèi)部已經(jīng)有了微裂縫，但是這些微裂縫在不大的外力或變形作用下是相對(duì)比較穩(wěn)定的，而當(dāng)外力或變形作用較大時(shí)，這些粘結(jié)面上微裂縫就會(huì)發(fā)展，當(dāng)外力或變形作用更大時(shí)，微裂縫就會(huì)擴(kuò)展穿過(guò)硬化后的水泥石，逐漸發(fā)展成可見(jiàn)的宏觀裂縫。到這個(gè)時(shí)候，混凝土裂縫的補(bǔ)救已經(jīng)是徒勞的了?；炷亮芽p的危害是相當(dāng)大的。但是大多數(shù)輕微細(xì)小的宏觀裂縫，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的承載能力、使用功能和耐久性不會(huì)有太大的影響，只是有損結(jié)構(gòu)物的外觀，引起對(duì)工程質(zhì)量的疑慮。

二、裂縫的控制措施

1、材料選擇

加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原材料的檢查驗(yàn)收工作，嚴(yán)格履行材料進(jìn)場(chǎng)的檢驗(yàn)程序。嚴(yán)格控制混凝土坍落度，主要是控制單位體積用水量對(duì)混凝土質(zhì)量的影響。合理選用外加劑。應(yīng)針對(duì)工程的特點(diǎn)，合理選用外加劑，優(yōu)先選用減水率高、對(duì)混凝土收縮較小的外加劑。

2、設(shè)計(jì)措施

高層建筑平面應(yīng)盡量規(guī)則，避免平面突變。當(dāng)平面有凹口時(shí)，凹口周邊樓板的配筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。當(dāng)樓板平面形狀不規(guī)則時(shí)，宜設(shè)置梁使之形成較規(guī)則的平面。高層建筑長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，要合理布置伸縮縫、后澆帶。樓板中有較粗的預(yù)埋套管時(shí)，樓板應(yīng)適當(dāng)加厚，配筋宜細(xì)筋密布，尺寸較大和角部樓板負(fù)鋼筋拉通成雙層雙向配筋。樓板鋼筋要采用雙層雙向鋼筋，對(duì)裂縫的防治效果較好。單層鋼筋的做法雖滿足設(shè)計(jì)計(jì)算要求，但實(shí)際上負(fù)彎距的鋼筋設(shè)置不理想。鋼筋的間距不要大于120mm，最好采用二級(jí)鋼，而不是一級(jí)鋼?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)不宜大于C30。從許多工程實(shí)例來(lái)看，引起裂縫的首要原因是混凝土的收縮。因此，一旦混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)不合理，混凝土的收縮所引起其構(gòu)件的約束應(yīng)力超過(guò)一定程度時(shí)，必然引起構(gòu)件的開(kāi)裂?；炷恋臏囟仁湛s是引起裂縫的一個(gè)重要原因。因此，我們?cè)谶x擇配料時(shí)，一定要嚴(yán)格把關(guān)。水泥一定要選擇水化熱較低的水泥，檢驗(yàn)安定性不合格的水泥絕對(duì)不能使用。混凝土溫升的熱源是水泥水化熱，故選用中低熱的水泥品種，可減少水化熱，使混凝土減少升溫?；炷恋呐浜媳炔划?dāng)也容易引起裂縫?；炷恋膹?qiáng)度對(duì)水灰比的變化非常敏感，基本上是水和水泥份量變動(dòng)而引起強(qiáng)度變化的疊加。

3、施工措施

良好的施工方案與預(yù)防、控制裂縫有很大的關(guān)系，施工方案主要應(yīng)確定一定澆注量，施工縫間距、位置及構(gòu)造，澆注時(shí)間，運(yùn)輸及振搗等。對(duì)于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率在95%以上，在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開(kāi)裂的可能性就很小了。首先，混凝土要有合適的配合比，選擇好水灰比;其次，鋼筋的綁扎和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固，鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除;最后，澆注振搗操作要規(guī)范。養(yǎng)護(hù)的目的是使混凝土正常硬化，強(qiáng)度增長(zhǎng)，減小影響。技術(shù)關(guān)鍵是縮小降溫過(guò)程中的溫差，以便減少溫度應(yīng)力，阻止裂縫的產(chǎn)生。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求進(jìn)行施工，粗細(xì)骨料必須連續(xù)級(jí)配，杜絕不合格原料混入，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，加強(qiáng)對(duì)商品混凝土塌落度的檢查和控制，盡量選用低水化熱水泥，對(duì)不同品種、不同標(biāo)號(hào)的水泥應(yīng)采用相應(yīng)的施工工藝。嚴(yán)格控制鋼筋的保護(hù)層厚度，尤其是上部鋼筋。對(duì)于不同厚度板的上下層鋼筋之間的距離要用不同高度的馬凳，達(dá)到混凝土板設(shè)計(jì)有效截面。同時(shí)對(duì)板的混凝土厚度要保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)澆混凝土樓板的養(yǎng)護(hù)。覆蓋草席和定時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度和避免裂縫產(chǎn)生的最有效而經(jīng)濟(jì)的方法，在工程建設(shè)速度越來(lái)越快的情況下，更應(yīng)合理確定建設(shè)工期，特別要禁止過(guò)早的大量的不均勻堆載和沖擊荷載，保證新澆灌混凝土在初始凝期7d內(nèi)不受任何施工荷載和震動(dòng)的影響。模板支撐系統(tǒng)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。澆搗混凝土?xí)r應(yīng)留置同條件的拆模試塊，滿足設(shè)計(jì)和施工要求時(shí)方可拆除模板。早拆體系應(yīng)有獨(dú)立的穩(wěn)定系統(tǒng)，不得先拆后撐。后澆帶部位的支撐不得提前拆除，防止改變梁、板的受力狀態(tài);應(yīng)設(shè)置支撐筋來(lái)托起負(fù)彎距筋，使其具有足夠的有效高度和保護(hù)層。角部放射筋的位置應(yīng)嚴(yán)格綁扎到位，嚴(yán)禁踩踏。同時(shí)不得遺漏角部的構(gòu)造筋;混凝土攪拌時(shí)嚴(yán)格計(jì)量，攪拌時(shí)間應(yīng)保證在120s以上，確保拌制的混凝土均勻。混凝土采用二次復(fù)振和二次抹壓;嚴(yán)格控制樓層標(biāo)高，保證樓板的設(shè)計(jì)厚度;加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。正確掌握拆模時(shí)間。樓板中的線管要增設(shè)鋼絲網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)。線管不宜立體交叉。這是控制板中部裂縫的有效措施，一定要特別注意檢查。盡量采用三套模板。這是因?yàn)闃前辶芽p主要是在初期混凝土強(qiáng)度很低時(shí)，受力后產(chǎn)生，而用三套模板后，保證了施工荷載不是由其單獨(dú)承受，而是四層樓板同時(shí)在承擔(dān)，有效地減少了樓板的壓力。

結(jié)語(yǔ)

混凝土產(chǎn)生的裂縫的原因很多，分析也比較復(fù)雜，以上僅僅是對(duì)混凝土梁裂縫的原因進(jìn)行了初步分析，在現(xiàn)場(chǎng)施工中要根據(jù)不問(wèn)的情況，不同的施工方法，有效的控制混凝土梁的裂縫的產(chǎn)生，以預(yù)防為主，避免混凝土梁裂縫影響結(jié)構(gòu)使用。

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