淺談建筑結(jié)構(gòu)裂縫形成與防治措施

文/段紅策,身份證號：41108219740217901X

淺談建筑結(jié)構(gòu)裂縫形成與防治措施

文/段紅策,身份證號：41108219740217901X

隨著我國城市建設(shè)，混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。但混凝土工程當(dāng)前存在著的結(jié)構(gòu)裂縫問題，影響到建筑物的正常使用功能和耐久性。大量的研究和實驗結(jié)果表明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是很難避免的，這與材料本身的特性及結(jié)構(gòu)的受力變形機理密切相關(guān)。所以要滿足建筑的需求和結(jié)構(gòu)的需要，結(jié)構(gòu)設(shè)計就是要把混凝土裂縫控制在合理的范圍內(nèi)。下面結(jié)合工作實踐和經(jīng)驗，就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及控制措施進(jìn)行了探討。

建筑結(jié)構(gòu)；裂縫；建議；治理

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫形成的原因分析

建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，實際就是結(jié)構(gòu)變形至塑性階段持續(xù)伸張或壓縮變形導(dǎo)致混凝土內(nèi)部顆粒發(fā)生位移脫離。雖然導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因有很多，但從當(dāng)前比較常見的主要原因有：混凝土成形時水化熱控制不良導(dǎo)致急劇膨脹或收縮、混凝土因溫度應(yīng)力產(chǎn)生變形、混凝土受力及結(jié)構(gòu)沉降變形等。

1.1 混凝土水化熱引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

當(dāng)前混凝土現(xiàn)澆施工中，均不同程度加入緩凝劑或早強劑等添加劑，造成混凝土硬化過程中的水化熱在后期或早期大量地集中釋放，從而使混凝土急速膨脹后又冷卻干縮，導(dǎo)致混凝土不規(guī)則裂縫的形成。而且，在體積較大、厚度較厚的混凝土澆筑中，因澆筑成型時間差異使混凝土內(nèi)部水化熱不均勻釋放，導(dǎo)致內(nèi)部膨脹和收縮不一致并相互制約而產(chǎn)生裂縫。

1.2 溫度應(yīng)力引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

建筑物在使用過程中，混凝土結(jié)構(gòu)受到外界環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生熱脹冷縮，當(dāng)結(jié)構(gòu)變形受到約束時，將會引起應(yīng)力。若溫度變形收到相鄰結(jié)構(gòu)約束的，屬于外約束，如梁變形受到柱的約束、樓板變形受到梁柱的約束等。若溫度變形因內(nèi)部熱量不均勻而受到內(nèi)部質(zhì)點之間的約束，屬于內(nèi)約束。約束使溫度變形無法自由實施的情況下引起的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力（約束應(yīng)力）超過混凝土抗拉強度時，就會產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。外約束應(yīng)力常見于炎熱地區(qū)或嚴(yán)寒地區(qū)，而內(nèi)約束應(yīng)力常見于日溫差較大的山區(qū)。

1.3 結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有時會不注意將剛度差異較大的結(jié)構(gòu)設(shè)置在一起，導(dǎo)致協(xié)同變形中，剛度較大的結(jié)構(gòu)拉壞剛度較小的結(jié)構(gòu)。如預(yù)應(yīng)力梁、框支梁等高度較大梁變形較大，經(jīng)常會把位于梁受拉（壓）區(qū)的側(cè)邊樓板帶動變形而產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

1.4 結(jié)構(gòu)受力引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

因為設(shè)計不完善、施工不到位，造成結(jié)構(gòu)個別部位薄弱、有缺陷，當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。如樓板內(nèi)暗埋線管減少結(jié)構(gòu)實際厚度，且線管下方因施工不到位而沒形成密實混凝土，造成板跨中暗埋線管處板底開裂。5.地基變形引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫在基礎(chǔ)設(shè)計過程中，對于其中一些可塑、軟塑地基可滿足承載不大的建筑物，短期使用也不會有沉降的影響，但是經(jīng)過長時間的軟基脫水固結(jié)，也會造成建筑物不均勻沉降而產(chǎn)生開裂。此外，有些建筑地基是換填處理的，也會在長時間的填土固結(jié)變形中產(chǎn)生不均勻沉降而導(dǎo)致上部混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的控制措施

根據(jù)建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析，為了更合理地控制好建筑結(jié)構(gòu)裂縫，至少應(yīng)采取以下幾方面的措施。

2.1 合理設(shè)置建筑變形縫

在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制過程中，可以通過設(shè)置伸縮縫、沉降縫，將結(jié)構(gòu)劃分為幾個自由獨立變形結(jié)構(gòu)單體,可以有效地解決結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力過大、以及基礎(chǔ)不均勻沉降的問題。然而，設(shè)置變形縫會受到建筑使用功能的限制，例如，在伸縮縫設(shè)置時，由于建筑使用功能的不可分割性而不能設(shè)置。而且，變形縫的防水防潮問題一直沒得到很好的解決。

2.2 設(shè)置混凝土后澆帶

后澆帶，是解決不能設(shè)置伸縮縫時的一種解決方式。后澆帶一般設(shè)計為，在樓層結(jié)構(gòu)剪力較小處留置1米左右寬度的梁板混凝土，在相鄰混凝土完成澆筑一段時間以后，才采用微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。設(shè)置后澆帶能夠有效地解決不適宜設(shè)置伸縮縫的結(jié)構(gòu)混凝土，澆筑和固化過程的伸縮變形而產(chǎn)生裂縫問題。甚至，后澆帶能解決建筑前期固結(jié)敏感土質(zhì)上的沉降差問題。但是，后澆帶無法解決后期使用過程中，混凝土溫度變形和結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形產(chǎn)生裂縫的問題。

2.3 設(shè)置混凝土加強帶

因為后澆帶的施工周期較長，有時會影響工期或后續(xù)工序的施工，所以為縮短混凝土施工工期，經(jīng)常采用加強帶代替后澆帶來進(jìn)行施工。具體做法是：將適量的膨脹劑添加到混凝土中，使混凝土發(fā)生膨脹產(chǎn)生內(nèi)部的預(yù)壓力，這種預(yù)壓力可以抵消溫度應(yīng)力的作用，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。加強帶能解決一次成型的超長結(jié)構(gòu)的施工問題。但是，加強帶中膨脹劑的摻量控制不好，產(chǎn)生的預(yù)壓力過大或過小也會造成混凝土開裂。其次，由于加強帶需要整層樓板混凝土摻入膨脹劑，導(dǎo)致施工成本有所增加。

2.4 完善結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加抗裂構(gòu)造措施

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用量多的小直徑配筋比量少的大直徑配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到溫度影響的樓板中，要采用雙層雙向配筋或配置抗溫度變形鋼筋網(wǎng)片；在水電等其它專業(yè)開洞、穿線管等減弱結(jié)構(gòu)受力的地方，增設(shè)構(gòu)造配筋或增加結(jié)構(gòu)厚度；在容易產(chǎn)生變形集中的板角加設(shè)加強筋；預(yù)應(yīng)力梁及大梁側(cè)邊板厚度適當(dāng)增加且雙層配筋等等。增加構(gòu)造性配筋，雖然會增加建設(shè)成本，但對于控制建筑結(jié)構(gòu)開裂會有明顯的效益。

2.5 采用保溫隔熱措施

為避免混凝土結(jié)構(gòu)因溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，除了混凝土養(yǎng)護時通過覆蓋及澆水來保持混凝土均勻散熱外，建筑設(shè)計中還設(shè)計屋面保溫層、外墻隔熱層等保溫隔熱措施，來避免日常使用中溫度應(yīng)力對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。

2.6 采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為一種抗裂技術(shù)，在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制發(fā)揮著重要的作用。在鋼筋混凝土應(yīng)用中，通過預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉而產(chǎn)生較大的預(yù)壓力，可以抵消混凝土收縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫.

結(jié)束語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的熱點問題。因此，為了解決混凝土結(jié)構(gòu)裂縫這一困擾，我們需要掌握好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫形成的原因，并及時采取合理有效的控制措施，以確保建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

[1]劉建紅,郭東茹,齊向南.寒冷地區(qū)供水工程長距離輸水管道設(shè)計和施工[J].給水排水,2013（5）:98-101.

[2]楊洪,范建昌,章裕華.山區(qū)長距離輸水管道設(shè)計和施工方案探討[J].中華民居(下旬刊),2013（8）:46-47.