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

安鴻彬，王好強(qiáng)

（1.山東龍建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262700；2.山東匯港建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濰坊 261000）

1 建筑結(jié)構(gòu)裂縫的常見形式

（1）應(yīng)力裂縫。塑性收縮、碳化收縮等收縮問題會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，這種裂縫一般被稱為應(yīng)力裂縫?；炷猎谟不倪^程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樗终舭l(fā)導(dǎo)致體積縮小的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象，這時(shí)墻板的四周就會(huì)由于支座的約束作用不能自由地伸展[1]。如果混凝土的收縮導(dǎo)致約束力達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致澆板出現(xiàn)裂開的情況，而且混凝土結(jié)構(gòu)裂開的部位一般都會(huì)出現(xiàn)在應(yīng)壓力比較集中的部位，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力裂縫。而且如果過早拆模，混凝土還沒最終凝結(jié)，這時(shí)在混凝土上施加壓力，也會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形裂開的現(xiàn)象。實(shí)際工程中，還應(yīng)該區(qū)分好應(yīng)力裂縫以及溫度應(yīng)力裂縫。

（2）沉降裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)在澆筑之后仍處于塑性狀態(tài)的0.5～3h內(nèi)，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的表面水光消失后，沿著房梁以及混凝土板上鋼筋的走勢(shì)就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這就是沉降裂縫[2]。在混凝土澆筑的過程中如果鋼筋或模板影響了骨料的均勻沉降，就會(huì)導(dǎo)致混凝土沉陷過高或者是鋼筋、模板沉降過小。

（3）溫度應(yīng)力裂縫?；炷翝仓?，混凝土結(jié)構(gòu)的表面會(huì)有一定程度的溫度差，這時(shí)水泥水化產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，但是混凝土表面的散熱條件特別好，這就會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)外產(chǎn)生溫度差，在表面拉應(yīng)力和內(nèi)部壓力的作用下就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這就是溫度應(yīng)力裂縫。

（4）收縮裂縫。在混凝土硬化前，還處于塑性狀態(tài)時(shí)，上部混凝土的沉降現(xiàn)象會(huì)受到一定的限制，當(dāng)出現(xiàn)骨料或者鋼筋以及面積較大的混凝土?xí)r就會(huì)導(dǎo)致水平方向的收縮比垂直方向的收縮困難，進(jìn)而導(dǎo)致不規(guī)則的深層裂縫出現(xiàn)，這就是收縮裂縫。收縮裂縫相互之間是平行的，間距在0.2～1mm，并且存在一定的深度[3]。

2 建筑中容易產(chǎn)生裂縫的位置

（1）大體積混凝土板。較大體積的混凝土板容易出現(xiàn)裂縫況，其產(chǎn)生裂縫的主要原因是將體積過大的鐵板一次性澆筑，在溫度不斷上升的過程中很容易導(dǎo)致內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫差，這時(shí)強(qiáng)度較低的混凝土板的表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土梁板。溫差裂縫、收縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫是混凝土梁板裂縫的主要形式?；炷镣獠繙囟冉?jīng)常會(huì)有較大幅度的變化，導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生溫差裂縫。如果混凝土梁板的剛度小于墻體的剛度，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)裂縫一般都是產(chǎn)生在梁板的薄弱位置以及截面的位置。在混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮以及失水收縮時(shí)就容易產(chǎn)生收縮裂縫[4]。

（3）地下室墻板。地下室的混凝土墻板出現(xiàn)裂縫的原因一般有3種：①地下室環(huán)境溫度對(duì)墻板的影響；②基礎(chǔ)對(duì)墻板的作用力大于樁基對(duì)基礎(chǔ)的約束，這時(shí)墻板裂縫發(fā)生的概率會(huì)明顯提高；③氣溫快速升高或下降時(shí)，墻板的比熱容較小，導(dǎo)致墻板快速降溫，這時(shí)墻板難以養(yǎng)護(hù)，容易出現(xiàn)裂縫的情況[5]。

（4）使用高強(qiáng)度混凝土的位置。在建筑業(yè)不斷發(fā)展的過程中，高強(qiáng)度混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，但是高強(qiáng)度的混凝土與普通混凝土的材料構(gòu)成有很大的差異，高強(qiáng)度混凝土在水泥水化的過程中，引起高強(qiáng)度混凝土的生成以及硬化導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)體積縮小產(chǎn)生裂縫的概率會(huì)更大一些，明顯大于普通的混凝土結(jié)構(gòu)。

3 建筑結(jié)構(gòu)裂縫的成因

（1）建筑表面塑性收縮產(chǎn)生的裂縫。塑性收縮產(chǎn)生的裂縫在建筑物的表面很常見，形成這種裂縫的原因有很多種，一般是由以下原因?qū)е拢夯炷帘砻娴乃终舭l(fā)過快，或者模板表面的水分過快地被混凝土表面吸收。建筑結(jié)構(gòu)在完成混凝土澆筑后，在塑性條件下混凝土表面的水分蒸發(fā)就會(huì)過快，而且沒有在澆筑后快速對(duì)混凝土的表面進(jìn)行覆蓋，這就會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。在天氣過差的環(huán)境下更容易出現(xiàn)這種情況。如果在大風(fēng)或者炎熱的天氣下，混凝土在澆筑后的3h內(nèi)沒有進(jìn)行遮蓋，就會(huì)導(dǎo)致表面水分揮發(fā)，產(chǎn)生裂縫。混凝土自身的水化熱過高也會(huì)導(dǎo)致混凝土急劇收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。

（2）建筑材料導(dǎo)致的裂縫。在混凝土中會(huì)使用到水泥、砂以及石頭等材料，如果水泥的質(zhì)量達(dá)不到相應(yīng)的要求就會(huì)導(dǎo)致在混凝土中出現(xiàn)裂縫的情況，而且泥、石子以及砂的質(zhì)量也會(huì)對(duì)混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。這些原材料之間的搭配比例需要引起重視，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到摻水量的多少以及原料搭配的影響。此外，原料的使用期限也會(huì)對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生影響。原料都有自己的使用保質(zhì)期，一旦應(yīng)用的原料超過保質(zhì)期，其質(zhì)量就會(huì)受到影響，使用過期的原材料很容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

（3）溫度差產(chǎn)生的裂縫?；炷翝仓螅鄡?nèi)部的水化熱很難被發(fā)散出去，這就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度過高，但是混凝土表面的溫度會(huì)很快散開，這就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外產(chǎn)生溫度差，使得緩凝土的表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，混凝土的內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土由于溫度差產(chǎn)生裂縫[6]。混凝土的表現(xiàn)以及周圍出現(xiàn)較大的溫度梯度時(shí)，混凝土表面的拉應(yīng)力就會(huì)較大，導(dǎo)致混凝土的齡期較短?；炷恋目估瓘?qiáng)度由于溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出了抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

4 建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的防治措施

（1）平面設(shè)計(jì)科學(xué)化。在進(jìn)行建筑物平面設(shè)計(jì)時(shí)要保持規(guī)則狀態(tài)的設(shè)計(jì)，防止平面出現(xiàn)異常變化。當(dāng)平面出現(xiàn)凹口時(shí)，在凹口的邊緣要添加拉梁，增設(shè)配筋以及增大凹口周邊樓板的厚度。要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制房屋長(zhǎng)度，在長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，超出部分較小可以在中部設(shè)置后澆帶。后澆帶間距在30m左右，位置在樓板和梁的1/3跨處，寬度為900m左右，徹底分開后澆帶時(shí)應(yīng)將墻、板、梁以及鋼筋之間保持良好的搭配[7]。如果房屋的長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)過多，必須添加變形縫。主樓與群房間的高度相差較大時(shí)，在中間的位置必須設(shè)置后澆帶或沉降縫，以此縮小由基礎(chǔ)沉降造成的裂縫。對(duì)于外露的構(gòu)件，如果水平長(zhǎng)度大于12m要添加伸縮縫；水平長(zhǎng)度超過40米的房屋，要在樓板中部添加后澆帶，以達(dá)到減少混凝土溫度差以及收縮應(yīng)力的目的。對(duì)于單元分戶的墻下磚混結(jié)構(gòu)，要斷開后澆筑樓板，切斷鋼筋但是不斷開圈梁。

（2）嚴(yán)格選擇材料。對(duì)于礦渣水泥以及熱化值較低的水泥適宜用作大體積混凝土的材料。為了增強(qiáng)混凝土的拉伸度，可以添加適量的鹽水防裂劑或外加劑等，以提升水泥漿的稠度。砂率骨料更要嚴(yán)格按照國家的標(biāo)準(zhǔn)選擇，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理。

（3）做好產(chǎn)生裂縫的溫差防控。在設(shè)計(jì)建筑物的高度時(shí)，盡量將屋面控制在相同的高度。如果在建筑的結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)錯(cuò)層的房屋，在錯(cuò)層的位置要設(shè)置墻構(gòu)造柱，最好設(shè)置在縱墻以及橫墻交匯的位置。設(shè)置梁圈可以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫產(chǎn)生較好的控制作用。墻構(gòu)造柱以及項(xiàng)圈構(gòu)成的網(wǎng)格，可以對(duì)墻體產(chǎn)生一定的約束作用，對(duì)砌體的抗裂性也有一定的改善作用，可以顯著提高砌體的受力性。利用微膨脹混凝土也能對(duì)溫度裂縫起到一定的抵抗作用，但是需要準(zhǔn)確地把控膨脹混凝土的配合比以及做好后期的養(yǎng)護(hù)工作，以達(dá)到減輕屋面板裂縫的目的。對(duì)于超長(zhǎng)建筑，在使用微膨脹劑時(shí)要謹(jǐn)慎，因?yàn)槲⑴蛎泟?huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生極大的離散性，對(duì)于微膨脹劑的用量與伸縮縫的間距都很難把控，會(huì)給設(shè)計(jì)人員帶來一定的困難。在實(shí)際施工中，使用微膨脹劑需要根據(jù)相關(guān)的措施來計(jì)算使用量，只有在超出規(guī)定值的情況下才能增加伸縮縫的距離。

（4）強(qiáng)化混凝土的澆筑以及養(yǎng)護(hù)工作。在混凝土澆筑時(shí)，盡量選擇分層澆筑的方法，也就是在完成一層的澆筑后再進(jìn)行下一層的澆筑，逐層施工，直到澆筑完成為止。也可以采取分段分層的澆筑方法，從最底層開始澆筑，在澆筑到2～3層里面時(shí)再返回第二層進(jìn)行澆筑，逐層澆筑[8]。還可以采取斜面分層法的方式進(jìn)行澆筑，但是建筑物的斜坡面必須小于30%，這樣的澆筑方式適用于長(zhǎng)度超過厚度3倍的建筑情況。但是需要注意的是，連續(xù)進(jìn)行澆筑時(shí)，不能存在施工縫，而且要在下一層初凝之前將上一層的澆筑完成。對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，一般是在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱量散發(fā)完成后再進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)工作。在完成澆筑后，應(yīng)該先在混凝土表面蓋上薄膜，防止混凝土熱量散失過快，導(dǎo)致表面水分蒸發(fā)產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)束語

很多原因都會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，包括設(shè)計(jì)因素、施工因素等。在建筑工程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)的要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)采取科學(xué)的防范以及應(yīng)對(duì)措施，嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫，提升建筑施工的質(zhì)量。