建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因及對(duì)策

徐 健

（遼寧方大新城置業(yè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110172）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，使得我國(guó)居民對(duì)于居住環(huán)境和工作環(huán)境的要求與日俱增。建筑物產(chǎn)生的裂縫與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有必然的聯(lián)系，因此，要解決裂縫問(wèn)題，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。隨著人們生活水平的提高，對(duì)建筑質(zhì)量也提出了更高的要求。當(dāng)前，建筑裂縫問(wèn)題很常見(jiàn)，不僅對(duì)建筑物的使用產(chǎn)生一定的影響，甚至威脅到了人們的生命安全，所以在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證其合理性。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因

1.1 地基變形

地基變形是導(dǎo)致房屋建筑工程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的重要原因[1]，地基變形裂縫既是一類(lèi)最為常見(jiàn)的裂縫形式，又最具特殊性，因其易形成多種變形種類(lèi)，導(dǎo)致控制與處理難度增大。此類(lèi)裂縫形成的主要原因是工程建設(shè)前期準(zhǔn)備與規(guī)劃實(shí)踐中，未能對(duì)于各項(xiàng)關(guān)鍵因素進(jìn)行系統(tǒng)全面的考慮，因而所得到的數(shù)據(jù)存在誤差，未能準(zhǔn)確掌握土質(zhì)結(jié)構(gòu)承載力，造成地基容易出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫形成。

1.2 溫差較大

在建筑施工的過(guò)程中，大體積混凝土生成的大量水熱化等溫度變化，易導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。我國(guó)大部分房屋建筑都是由混凝土和砌體構(gòu)成的，在澆筑的硬化過(guò)程中很容易受到水化熱的影響，短時(shí)間內(nèi)易造成混凝土溫度過(guò)高，而砌體溫度未發(fā)生改變，這種溫差在一定程度上造成了裂縫[2]。我國(guó)當(dāng)前使用混凝土的線性膨脹系數(shù)是有一定規(guī)定的，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫度差別較大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力，之后產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗壓極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.3 收縮裂縫

收縮裂縫在混凝土裂縫中占有較大比例，一般包括以下幾種裂縫類(lèi)型：一是膠凝裂縫。水泥在凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生固化，使水泥膠體體積明顯變小，引發(fā)混凝土產(chǎn)生自主收縮的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象貫穿于水泥固化的全過(guò)程；二是干燥裂縫。在混凝土振搗過(guò)程中，引發(fā)混凝土內(nèi)部的游離水溢出，在混凝土表面產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，隨著混凝土靜置時(shí)間的增加，游離水持續(xù)揮發(fā)，引發(fā)混凝土表層收縮，造成混凝土體積不斷減少。在振搗后會(huì)發(fā)生泥土離析現(xiàn)象，引起混凝土表層收縮速度加快，從而引發(fā)干燥裂縫；三是碳化收縮裂縫。由于混凝土所含的二氧化碳和氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)產(chǎn)物碳酸鈣會(huì)造成混凝土體積變小，從而產(chǎn)生裂縫。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫對(duì)策

2.1 建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

為了緩解建筑結(jié)構(gòu)外層裂紋問(wèn)題，提出從質(zhì)量層面對(duì)此開(kāi)展控制研究。在此過(guò)程中，應(yīng)首先考慮溫度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。例如，在選擇建筑主體結(jié)構(gòu)施工材料方面，應(yīng)優(yōu)先選擇質(zhì)量較高的混凝土材質(zhì)，并選擇市場(chǎng)信譽(yù)度與綜合評(píng)價(jià)較好的供貨商[3]。在使用混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)提前準(zhǔn)備好緩蝕劑等多種摻于混凝土中的化學(xué)試劑，致力于通過(guò)化學(xué)試劑的應(yīng)用來(lái)改善混凝土的綜合性能，并在條件允許的情況下，適當(dāng)降低混凝土在建筑結(jié)構(gòu)施工中的使用量，避免混凝土性能不穩(wěn)定對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體造成威脅。為了進(jìn)一步改善混凝土的性能，可采用在攪拌的混凝土中加入粉煤灰的方式，降低混凝土水化熱反應(yīng)。同時(shí)，需要結(jié)合混凝土建筑工程結(jié)構(gòu)要求，選擇優(yōu)化的骨料代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工材料，通過(guò)此種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)整體抗壓能力的提升。在控制墻體裂縫過(guò)程中，需要重視對(duì)墻體的后期保養(yǎng)與保濕工作。例如，在基礎(chǔ)土木建筑工程中，可在完成施工后的相關(guān)環(huán)節(jié)中陸續(xù)對(duì)拆模的構(gòu)件進(jìn)行回填處理，避免由于建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性突發(fā)降低導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂紋。在工程實(shí)踐實(shí)施的過(guò)程中，應(yīng)注意此步驟行為的實(shí)施仍需要改善，在條件允許的情況下，可采用降低混凝土熱量散發(fā)的發(fā)生，降低建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部溫度差，避免由于應(yīng)力過(guò)于集中導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)綜合性能下降。

2.2 加強(qiáng)材料選擇與質(zhì)量控制

在對(duì)裂縫進(jìn)行控制和處理的過(guò)程中，必須注意合理選擇材料，避免引入質(zhì)量不合格的材料導(dǎo)致出現(xiàn)適得其反的控制效果。首先，需要對(duì)材料供應(yīng)商的資質(zhì)進(jìn)行全方位的審核，確保其資質(zhì)與材料及時(shí)供給能力后方可與其進(jìn)行簽約，應(yīng)重視在合同中詳細(xì)規(guī)定責(zé)任追究細(xì)節(jié)，進(jìn)一步增強(qiáng)材料質(zhì)量控制實(shí)效性。其次，在材料正式進(jìn)入房屋建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)前，工作人員需要對(duì)其進(jìn)行再次檢測(cè)，確保其質(zhì)量和安全性達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在這一環(huán)節(jié)，尤其需要對(duì)于水泥這一澆筑混凝土的關(guān)鍵材料進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，認(rèn)真審核相關(guān)檢驗(yàn)報(bào)告，確保其處在保質(zhì)期內(nèi)，并對(duì)其成分進(jìn)行檢測(cè)[4]，嚴(yán)格杜絕內(nèi)含硅酸鹽成分的水泥進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。在選擇沙石材料前，需要根據(jù)水泥的選用情況進(jìn)行確定，并根據(jù)水泥的使用劑量合理確定比例，從而提高混凝土的配比質(zhì)量，有效防止裂縫的出現(xiàn)。

2.3 溫度變化裂縫控制

對(duì)于溫度變化引起的裂縫，相關(guān)人員需要采取以下措施對(duì)其進(jìn)行控制：1.預(yù)防管理。管理人員必須嚴(yán)格控制施工全過(guò)程，在管理工作中，必須積極落實(shí)裂縫部位的設(shè)計(jì)和管理。在施工管理過(guò)程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格檢查規(guī)劃內(nèi)容與材料質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際需要，選擇合適的保溫層材料，避免因建筑物內(nèi)部與外部溫差過(guò)大而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象；2.施工控制。在施工階段混凝土的凝固時(shí)間較長(zhǎng)，因此，相關(guān)人員需要優(yōu)先采用低水熱化的水泥，并且根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)溫度選擇最合理的混凝土攪拌措施，從而有效防止產(chǎn)生溫差裂縫。

2.4 粘剛、碳纖維加固法

該技術(shù)使用粘結(jié)劑，把粘剛或者碳纖維與裂縫進(jìn)行緊密粘結(jié)，從而提升混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，這種技術(shù)具有對(duì)施工場(chǎng)地空間要求低、加固效果良好、施工時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在混凝土裂縫修補(bǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。其中，粘結(jié)質(zhì)量的高低決定了裂縫修補(bǔ)的效果。具體包括以下流程：一是表面處理。表面處理是該加固法中的重要工序，首先使用毛刷、清潔劑等工具對(duì)混凝土表面油污進(jìn)行清潔。其次利用打磨機(jī)打磨2-3 毫米粘合面，然后清除粘合面上的粉粒，并進(jìn)行擦拭，再次使用鋼絲刷進(jìn)行二次清潔，最后使用毛刷和清潔劑進(jìn)行二次清洗；二是進(jìn)行涂膠處理。建筑結(jié)構(gòu)膠配置要嚴(yán)格依照配比和攪拌程序進(jìn)行，確保結(jié)構(gòu)膠色澤均勻、流動(dòng)適中；三是把結(jié)構(gòu)膠均勻涂抹在混凝土新面，并反復(fù)刮抹，確保結(jié)構(gòu)膠充分滲透和浸潤(rùn)，在涂抹方法上要遵照中間厚邊緣薄的原則，涂抹厚度保持在1-3毫米，最后把鋼板貼在裂縫位置；四是進(jìn)行固定和加壓。一般采用膨脹螺栓和卡具進(jìn)行固定措施，并有效控制加壓量，確保膠液保持在最佳位置；五是在20 度的環(huán)境下進(jìn)行固化，一般需要24 小時(shí)；六是進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，一般采用小錘擊打鋼板，確認(rèn)結(jié)構(gòu)膠硬化程度，通過(guò)肉眼觀察鋼板邊緣結(jié)構(gòu)膠色澤，以確認(rèn)結(jié)構(gòu)膠的密實(shí)程度；七是依據(jù)施工要求，采用防腐涂料，對(duì)粘合面進(jìn)行防腐處理。

2.5 防治地基不勻

在建筑過(guò)程中，對(duì)地基不均勻的現(xiàn)象應(yīng)該及時(shí)地開(kāi)展調(diào)查，在設(shè)計(jì)之前對(duì)地質(zhì)勘查工作進(jìn)行相關(guān)的研究，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告來(lái)進(jìn)行工程圖紙的設(shè)計(jì)。對(duì)于一些比較繁瑣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，應(yīng)該在地基開(kāi)挖后對(duì)地基軟弱部分進(jìn)行處理。在進(jìn)行地基加固時(shí)，還應(yīng)該結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)多方面的情況進(jìn)行考察，最后確定高效率、經(jīng)濟(jì)性的整體方案。在上部結(jié)構(gòu)修改中，可以對(duì)建筑物體的體型進(jìn)行改變，斷開(kāi)建筑物基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)其自由沉降，避免產(chǎn)生裂縫。但是在設(shè)置沉降縫時(shí)，還應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來(lái)進(jìn)行，此外還應(yīng)避免沉降縫中落入雜物。

2.6 做好相關(guān)養(yǎng)護(hù)工作

養(yǎng)護(hù)過(guò)程中可以運(yùn)用蒸汽養(yǎng)護(hù)方式，將混凝土構(gòu)件置于蒸汽與空氣的混合飽和環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，為實(shí)現(xiàn)其快速硬化創(chuàng)造良好條件。運(yùn)用蒸汽養(yǎng)護(hù)方式時(shí)，要控制時(shí)間、溫度、養(yǎng)護(hù)濕度，室內(nèi)與室外溫差最好不超過(guò)20%。養(yǎng)護(hù)可以采取分階段方式進(jìn)行，進(jìn)而有效控制混凝土裂縫問(wèn)題。也可以運(yùn)用自然養(yǎng)護(hù)方式，就是使溫度處于常溫狀態(tài)下，對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。一般情況下，平均溫度需高于5℃，在常溫狀態(tài)下需適當(dāng)展開(kāi)澆水工作，保證混凝土在規(guī)定時(shí)間內(nèi)具有足夠濕度。養(yǎng)護(hù)初期，水泥發(fā)生水化速度較快需保證水分充足。一般情況下，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間約為14d，當(dāng)處于雨雪天氣時(shí)，需搭設(shè)防護(hù)措施遮蓋混凝土表面，保證室內(nèi)與室外溫差不會(huì)過(guò)大，同時(shí)完善混凝土建筑的排水設(shè)施，防止雨水侵蝕混凝土建筑。開(kāi)展混凝土養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，可以運(yùn)用蓋棉、澆水等多種方式減小溫差，降低裂縫產(chǎn)生概率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裂縫主要由荷載、溫度變化、地基不均勻沉降等因素引起，相關(guān)單位在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，必須結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)理論，科學(xué)地制定解決裂縫問(wèn)題的方法和措施。只有采取以上措施，才能降低裂縫的出現(xiàn)概率，提高建筑物強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。