混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施

河北拓樸建筑設(shè)計有限公司，河北 石家莊 050051

1 控制建筑工程裂縫的重要性

我國在20世紀(jì)80年代加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展，開始涌現(xiàn)出大批大規(guī)模建筑，這就促使我國建筑材料市場對混凝土的需求顯著增加。很多研究者加大了對混凝土技術(shù)研究的力度，越來越重視裂縫問題的分析和預(yù)防。根據(jù)裂縫危害特點(diǎn)可以將混凝土裂縫分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種類型，其中危害最為嚴(yán)重的是貫穿裂縫，其會影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。如果不及時處理表面裂縫，則會持續(xù)發(fā)展形成深層裂縫，甚至進(jìn)一步形成貫穿裂縫。因此，無論是何種裂縫，施工人員和維護(hù)人員都要給予充分的重視，避免裂縫發(fā)展威脅建筑結(jié)構(gòu)的安全。

2 混凝土裂縫類型及產(chǎn)生原因

2.1 施工期間產(chǎn)生的裂縫

（1）溫度應(yīng)力裂縫。當(dāng)前很多建筑采用的是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，在澆筑過程中，混凝土?xí)a(chǎn)生水化作用，進(jìn)而造成內(nèi)部溫度升高，如果無法及時降低內(nèi)部溫度，那么混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差會變大，其結(jié)構(gòu)會發(fā)生熱脹冷縮。當(dāng)內(nèi)部溫度升高，混凝土膨脹收縮程度較大，那么會導(dǎo)致拉應(yīng)力持續(xù)增加，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度極限值就會產(chǎn)生混凝土裂縫問題。（2）塑性收縮裂縫?；炷镣瓿蓾仓笮枰皶r進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如果養(yǎng)護(hù)工作不到位，那么很容易出現(xiàn)表面水分散失過快，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體積變化過程中混凝土收縮抵抗強(qiáng)度無法滿足收縮應(yīng)力要求，進(jìn)而發(fā)生塑性收縮裂縫。

2.2 使用期間產(chǎn)生的裂縫

（1）不均勻地基沉降導(dǎo)致的裂縫。在建筑建成后會受到地下水等多方面因素的影響而發(fā)生一定的沉降，如果沉降不均勻就容易出現(xiàn)應(yīng)力分布不均，進(jìn)而造成裂縫問題的出現(xiàn)。地基不均勻沉降可以在前期勘察設(shè)計階段加強(qiáng)控制，做好上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計安排，提高設(shè)計方案質(zhì)量。（2）溫度裂縫。受氣候、氣溫等因素的影響而形成的裂縫，此類裂縫多見于門窗洞口角部。（3）鋼筋銹蝕裂縫。銹蝕的鋼筋會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)局部體積發(fā)生膨脹，進(jìn)而造成混凝土內(nèi)部壓力增加，裂縫會沿著鋼筋方向產(chǎn)生，甚至?xí)霈F(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)剝落的問題。（4）荷載裂縫。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段會設(shè)置一個荷載值，如果后期建成的建筑在使用中自重、外部荷載增加，或者設(shè)計不合理，就會在拉力或者彎矩作用下導(dǎo)致混凝土構(gòu)件發(fā)生裂縫。

3 裂縫的危害性

3.1 降低剛性

隨著裂縫嚴(yán)重程度的增加，工程結(jié)構(gòu)變形會越來越大，進(jìn)而降低整個結(jié)構(gòu)的剛性，同時在高壓作用下，建筑工程結(jié)構(gòu)疲勞度會降低。

3.2 降低抗剪能力

整個建筑工程結(jié)構(gòu)的剛度會受裂縫的影響而出現(xiàn)下降的情況，抗剪強(qiáng)度也會出現(xiàn)降低的情況，這和整個建筑結(jié)構(gòu)受到橫截面嚴(yán)重裂縫影響有著直接關(guān)系。橫截面可為建筑結(jié)構(gòu)提供抗剪力，抗剪作用也會隨著橫截面面積的減小而降低，并且裂縫和橫截面積的減小還會降低工程結(jié)構(gòu)抗剪能力。

3.3 降低強(qiáng)度

混凝土裂縫會出現(xiàn)混凝土剝落、露筋等問題，使得空氣中的水分、二氧化碳等會侵蝕混凝土和鋼筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變質(zhì)、強(qiáng)度降低等問題，隨著裂縫的增大，整體建筑的耐用性會逐漸降低，對項(xiàng)目驗(yàn)收后的使用產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至威脅建筑結(jié)構(gòu)的安全。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫控制措施

4.1 工程裂縫實(shí)例

某辦公樓為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓長55.3m，地下室沿樓寬度方向外擴(kuò)兩跨地下車庫，寬度為13.2m。地下車庫上面設(shè)計覆土厚1.2m，頂板厚0.13m，中間橫向設(shè)置一道伸縮后澆帶。該樓于2018年8月準(zhǔn)備在車庫頂板進(jìn)行防水層施工時，發(fā)現(xiàn)車庫頂板存在裂縫，裂縫垂直于地面方向，樓板和梁均發(fā)生開裂，如圖1所示。

圖1 車庫頂板裂縫位置圖（單位：mm）

分析其產(chǎn)生裂縫的原因如下：

（1）荷載因素。車庫區(qū)域的頂板產(chǎn)生裂縫，由于頂層沒有覆土并且沒有重物碾壓等荷載，因此裂縫產(chǎn)生的原因排除了承載力方面的問題。

（2）沉降因素。因?yàn)橹鳂菂^(qū)域和車庫區(qū)域的地基分別為復(fù)合地基和天然地基，兩者之間用沉降后澆帶進(jìn)行隔離并且之前沒有澆筑混凝土，加上地下車庫存在裂縫，但是主樓區(qū)域只有橫向的裂縫而沒有樓板等裂縫，裂縫的分布規(guī)律不符合沉降不均勻原因造成的裂縫，因此排除沉降原因。

（3）溫度因素。因?yàn)闆]有按照設(shè)計要求覆土，所以地下車庫頂產(chǎn)生裂縫很可能和施工期間的溫度有關(guān)。由于地下車庫施工處于炎熱的夏季，表面溫度達(dá)到70～80℃，而且沒有及時覆土，溫度過高，地下室溫度較低，一般為20～30℃，樓板的上下溫差較大，因此裂縫發(fā)生的原因跟溫度有關(guān)。另外，因?yàn)闆]有利用抵抗溫度應(yīng)力的鋼筋進(jìn)行車庫區(qū)域的厚板頂板設(shè)置，所以造成無法應(yīng)對溫差造成的拉應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。

4.2 裂縫控制措施

（1）避免和降低溫度應(yīng)力產(chǎn)生。選用分層澆筑的方法澆筑混凝土能夠有效降低發(fā)生溫度裂縫的概率。分層澆筑是澆筑完成一層混凝土后再澆筑下一層混凝土，直到完成所有的澆筑工作。目前很多施工隊伍都會采用分段澆筑方式，澆筑從最底層開始，澆筑一定距離后，返回澆筑第二層，如此反復(fù)，直到完成所有澆筑。混凝土另一澆筑方法為斜面分層法，該方法在斜坡面坡率為30%以下的建筑物中適用，對于長度超過厚度三倍的建筑物可以選用該澆筑方法。不過，工作人員在澆筑過程中應(yīng)注意控制好施工縫，澆筑需要盡快在下一層初凝前完成，從而避免發(fā)生施工縫。在養(yǎng)護(hù)過程中，通常需要灑水進(jìn)行混凝土表面溫度控制。裸露于室外的外墻、車庫頂板等混凝土更容易干燥，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后需要盡快完成防水施工并且盡快回填覆土，如果不能及時完成，應(yīng)做好灑水、覆蓋草簾等處理措施，避免樓板溫度內(nèi)外溫差過大出現(xiàn)溫度裂縫。

（2）有效釋放溫度應(yīng)力。根據(jù)混凝土施工規(guī)范要求以及環(huán)境和變形能力的不同需要合理設(shè)置變形縫，因?yàn)樽冃慰p不利于使用功能的提升，所以很多單位忽略了這一施工技術(shù)，這將不利于建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和安全性的提升。如果實(shí)際施工長度較大，那么需要將后澆帶設(shè)置在中間位置，通常設(shè)置30m左右的間距、800m左右寬度的變形縫，在樓板和梁的1/3處設(shè)置變形縫，在后澆帶徹底分開后，需要合理搭配墻體、板、梁和鋼筋等結(jié)構(gòu)。如果主樓和裙房存在較大的高度差，那么需要將后澆帶或者沉降縫設(shè)置在中間位置，從而降低基礎(chǔ)沉降裂縫發(fā)生的概率。

（3）增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抵抗變形能力。利用UEA或CSA混凝土外加劑補(bǔ)償收縮特性是膨脹加強(qiáng)帶應(yīng)用的主要原理，可以達(dá)到超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工的效果。在具體施工中，膨脹混凝土要采用比澆筑混凝土高一級的混凝土，在建筑物混凝土收縮應(yīng)力最大的位置設(shè)置膨脹混凝土，以此達(dá)到提高混凝土密實(shí)度的目的，從而提升混凝土強(qiáng)度、防滲性能等。該工程可以設(shè)置寬2m的膨脹加強(qiáng)帶，采用補(bǔ)償收縮混凝土做好加強(qiáng)帶和帶內(nèi)外施工，通過利用膨脹劑達(dá)到控制混凝土過度膨脹的目的。在澆筑帶內(nèi)、帶外混凝土?xí)r，充分利用混凝土補(bǔ)償收縮的作用，控制好內(nèi)外預(yù)壓力，通常按照0.5～0.7MPa的預(yù)壓力進(jìn)行施工。

（4）合理選擇材料和施工養(yǎng)護(hù)。商品混凝土是當(dāng)前各個地區(qū)建筑工程建設(shè)中的主要材料，商品混凝土原材料容易獲得，生產(chǎn)工藝也較為成熟，當(dāng)前很多生產(chǎn)商使用了計算機(jī)等自動化、智能化技術(shù)進(jìn)行控制，有效地提高計量準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)的高效性和準(zhǔn)確性，有助于保證混凝土的質(zhì)量。由于8h內(nèi)摻加減水劑的混凝土?xí)霈F(xiàn)較大的收縮情況，初凝后幾小時內(nèi)也容易發(fā)生裂縫，因此在施工中，需要在初凝后充分做好混凝土養(yǎng)護(hù)，及時灑水、覆蓋草簾等，降低內(nèi)外溫差和水分散失速度。

5 結(jié)束語

混凝土裂縫會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，對建筑結(jié)構(gòu)的使用產(chǎn)生不良影響，相關(guān)工作人員需要加強(qiáng)對裂縫控制方面的重視。為了提高混凝土建筑的整體性和質(zhì)量，應(yīng)考慮多方面因素，不斷優(yōu)化施工方案，從而降低混凝土裂縫的發(fā)生概率，提高整體混凝土施工質(zhì)量水平。