從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)談混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題

吳丹

1 引言

通過做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，不僅可以確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體作用得到充分的發(fā)揮，同時(shí)還能提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效益。在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要提升基礎(chǔ)工程以及上部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，充分應(yīng)用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)性能來抵御裂縫問題的出現(xiàn)。同時(shí)，還要做好混凝土結(jié)構(gòu)體系、形狀以及布置設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的概述

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)的特征分析

一方面，建筑工程中的裂縫大多是豎向的，同時(shí)裂縫在長度方面基本與墻體的高度持平。在墻體的中間位置，裂縫相對(duì)較寬，在向兩端延伸的過程中裂縫不斷變細(xì)直至消失。另一方面，出現(xiàn)數(shù)量最多的裂縫，其寬度一般在0.3mm以內(nèi)，裂縫問題多集中在墻體的中間部位。拆模工作之后，是墻體裂縫集中出現(xiàn)的時(shí)間，但是這一過程中與溫度的快速變化有著一定的聯(lián)系。在進(jìn)行墻體的回填工作時(shí)，原來存在的裂縫會(huì)出現(xiàn)漏水的問題，但是這一過程中漏水量不是很多。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能出現(xiàn)的裂縫形式

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形式主要包含以下三種：①塑性收縮裂縫。對(duì)于塑性收縮裂縫而言，其大多出現(xiàn)于建筑工程的表面，并且塑性收縮裂縫的出現(xiàn)主要受到環(huán)境因素的影響。比如說施工過程中混凝土表面的水分在短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)，或者是模板對(duì)于水分的吸收過快，都可能造成塑性收縮裂縫的出現(xiàn)。②塑性沉降裂縫。對(duì)于塑性沉降裂縫而言，它的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)建筑工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，并且這一裂縫形式主要是由于澆筑過程出現(xiàn)了問題所導(dǎo)致的。另外，如果模板工程施工時(shí)沒能嚴(yán)格按照操作規(guī)定與施工規(guī)范進(jìn)行，也可能造成塑性沉降裂縫的出現(xiàn)。③溫度應(yīng)力裂縫。施工過程中，如果環(huán)境中的早晚溫差過大，可能導(dǎo)致溫度應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)，如果混凝土的表面散熱效率不均，也可能造成溫度應(yīng)力裂縫，圖1為建筑工程常見的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

圖1 建筑工程常見的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

3 混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因

3.1 施工方法選擇不當(dāng)

通過合理選擇建筑工程的施工方法，可以有效降低混凝土裂縫問題的出現(xiàn)概率。但是，如果混凝土澆筑過程中使用的振搗方法不合理，將造成混凝土表面出現(xiàn)蜂窩問題或者是澆筑不密實(shí)等一系列問題。混凝土在其運(yùn)輸過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水分蒸發(fā)的問題，這樣一來將造成混凝土的坍落度下降、和易性降低，這一將導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。另外，如果施工過程中施工工藝與順序沒有控制好，也將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問題

建筑工程各項(xiàng)施工工作是嚴(yán)格參考設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了問題，將直接影響到建筑工程的施工質(zhì)量。現(xiàn)階段，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，一些設(shè)計(jì)人員大多會(huì)忽視掉樓板厚度以及配筋位置分布等方面的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于梁的跨度等力學(xué)原理也沒有引起重視。這樣一來，就導(dǎo)致樓梯墻面出現(xiàn)了相應(yīng)的裂縫。此外，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要考慮到正常使用以及承載力極限狀態(tài)兩方面的要求，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理。但是，在進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)與施工過程中，往往會(huì)忽略掉使用狀態(tài)的受力分析，進(jìn)而造成了建筑工程出現(xiàn)裂縫與變形等問題。

3.3 保溫措施不合理

建筑工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)中，結(jié)構(gòu)會(huì)與外界空氣直接接觸。由于南方地區(qū)冬季的晝夜溫差加大，因而混凝土經(jīng)常出現(xiàn)熱脹冷縮的問題。同時(shí)，建筑工程的外墻墻體會(huì)受到陽光的照射，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不會(huì)受到太陽直射的影響。這樣一來，就會(huì)導(dǎo)致建筑墻體出現(xiàn)受熱不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而加劇了墻體的熱脹冷縮效應(yīng)。此外，在進(jìn)行樓板與墻體的保溫工作時(shí)，沒有采取合理的保溫措施與方法，也將導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)。

4 從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)談混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫防治

4.1 合理設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸

不同建筑材料存在著不同的變形差異，再加上混凝土結(jié)構(gòu)受到環(huán)境溫差的影響，導(dǎo)致了混凝土結(jié)構(gòu)的開裂問題。尤其對(duì)于一些結(jié)構(gòu)尺寸較大的混凝土來說，由于受到材料變形以及溫差因素的影響，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力將會(huì)顯著增大，在這種狀態(tài)下很容易出現(xiàn)樓板和墻體裂縫。因而，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員要提升混凝土結(jié)構(gòu)尺寸的合理性，并且在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要選用合理的結(jié)構(gòu)布置方案。這樣一來，才能提升結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下的整體性能，同時(shí)也可以確保結(jié)構(gòu)剛度得到合理的分配。在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升配筋工作的合理性。另外，設(shè)計(jì)過程中要盡量避免使用變形差異較大的材料，進(jìn)而可以防止因?yàn)椴牧献陨碜冃味鴮?dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。特殊情況下，設(shè)計(jì)人員可以使用裂縫止裂帶來緩解混凝土結(jié)構(gòu)的變形差異，圖2為裂縫止裂帶的具體應(yīng)用。

圖2 裂縫止裂帶的具體應(yīng)用

4.2 選取合適的允許溫差

在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，溫差裂縫出現(xiàn)的重要原因之一就是混凝土的表層與內(nèi)部存在著過大的溫差。因?yàn)?，為了防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫差裂縫，設(shè)計(jì)與施工過程中要對(duì)溫差進(jìn)行合理的規(guī)定。通過大量的混凝土施工工作，設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際的施工狀況以及工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行容許溫差的合理計(jì)算與確定。在進(jìn)行實(shí)際的施工工作時(shí)，要將混凝土內(nèi)外溫差值控制在25℃以內(nèi)，并且在進(jìn)行拆模工作時(shí)，要對(duì)混凝土的內(nèi)部溫度與自然環(huán)境溫度的差值進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

4.3 注重混凝土材料的質(zhì)量控制工作

混凝土材料質(zhì)量的好壞將會(huì)對(duì)建筑工程的整體施工質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，因而要對(duì)混凝土材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一方面，在進(jìn)行原材料選擇過程中，要確保材料性能滿足施工設(shè)計(jì)要求。這一過程中，要有針對(duì)性的選擇原材料的種類。在進(jìn)行水泥材料的選擇工作時(shí)，要盡量選擇水化熱相對(duì)較低的水泥產(chǎn)品。施工過程中，在確?；炷列阅艿那疤嵯拢M量減少水泥的用量；另一方面，要注重進(jìn)場(chǎng)環(huán)節(jié)中混凝土材料的質(zhì)量檢驗(yàn)工作，對(duì)于那些不符合設(shè)計(jì)要求的水泥材料，不得用于施工工作。另外，還要對(duì)集料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保集料的含泥量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，施工過程中要盡量選擇質(zhì)地堅(jiān)硬的石料，并且要保證級(jí)配達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工過程中，可以根據(jù)實(shí)際需要在混凝土中加入適量的添加劑，以提升混凝土的性能，防止混凝土裂縫問題的發(fā)生。

4.4 優(yōu)化混凝土配比設(shè)計(jì)

在進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要確保水泥的標(biāo)號(hào)和混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)一致。在進(jìn)行具體的配置工作之前，設(shè)計(jì)人員要應(yīng)先進(jìn)行取樣檢測(cè)工作，之后再通過調(diào)節(jié)各種材料的比例關(guān)系，不斷進(jìn)行混凝土配合比的優(yōu)化工作。另外，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況進(jìn)行了解，比如說要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)自然條件的了解，同時(shí)還要對(duì)混凝土構(gòu)件的截面大小以及具體的澆搗技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)于施工過程所用的工藝與技術(shù)進(jìn)行研究。此外，設(shè)計(jì)過程中要對(duì)混凝土材料的坍落度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，不斷提升混凝土的和易性。在進(jìn)行混凝土骨料的選擇時(shí)，要進(jìn)行骨料級(jí)配的優(yōu)化，必要時(shí)可以摻加適量的粉煤灰或高效減水劑，進(jìn)而降低水泥的用量，防止施工過程中出現(xiàn)裂縫問題。需要注意的是，設(shè)計(jì)過程中可以選用適量的低堿或無堿外加劑。

4.5 優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計(jì)

為了防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫問題，設(shè)計(jì)過程中要優(yōu)化混凝土構(gòu)件的配筋率。我國頒布實(shí)施的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在進(jìn)行建筑工程不同板、梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要采取合理的配筋率與鋼筋間距，同時(shí)還要根據(jù)具體情況配置相應(yīng)的受力鋼筋。在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量降低鋼筋的直徑、增加鋼筋的密度，這樣一來可以減小構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)。在進(jìn)行建筑工程屋面設(shè)計(jì)工作時(shí)，要確保傳熱系數(shù)保持在1.0W/（m2·K）之內(nèi)，同時(shí)在進(jìn)行屋面板的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行雙層雙向配筋，進(jìn)而提升配筋環(huán)節(jié)的質(zhì)量。另外，可以采用拉通板的支座負(fù)筋的形式進(jìn)行無負(fù)筋板面區(qū)域的處理，同時(shí)也可以在板無負(fù)筋的區(qū)域配置相應(yīng)的雙向鋼筋，并且將其搭接在板負(fù)筋上，進(jìn)而提升配筋工作的質(zhì)量。

5 結(jié)束語

混凝土施工質(zhì)量將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑工程的安全性與穩(wěn)定性造成直接的影響，因而要提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，不斷優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫等問題的出現(xiàn)。

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