淺析建筑裂縫結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料的策略研究

紀(jì)冬嶺 （中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150006）

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日新月異發(fā)展帶動(dòng)著建筑行業(yè)的逐漸壯大，隨著時(shí)代的變遷與發(fā)展，人們對(duì)建筑物提出了更為嚴(yán)格的要求。隨著使用時(shí)間的增加，許多建筑物產(chǎn)生了裂縫，為建筑安全埋下了眾多隱患。為了避免裂縫產(chǎn)生，需要分析裂縫成因，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的修補(bǔ)，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，保證建筑工程質(zhì)量。

1 建筑結(jié)構(gòu)裂縫成因分析

1.1 溫度因素

在施工過程中因?yàn)轶w積較大的混凝土產(chǎn)生許多水化熱，環(huán)境溫度高及大氣溫度變化，極易出現(xiàn)裂縫。許多建筑物是由混凝土和磚石組成，固化時(shí)，因?yàn)樗饔?，在短時(shí)間內(nèi)混凝土溫度上升，加上磚石溫度保持不變，使得混凝土與磚石間存在溫差[1]。受到房屋結(jié)構(gòu)限制，磚石及混凝土為兩種不同材料，有不同的線膨脹系數(shù)，隨著溫度變化，墻壁及屋頂產(chǎn)生的內(nèi)部壓力以及溫度變化成正比。如果部件溫度負(fù)荷比剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度高，就會(huì)有裂縫問題出現(xiàn)。除此之外，建筑物長期暴露在室外，當(dāng)日照時(shí)間比較長時(shí)，將會(huì)降低建筑耐熱性，使地板和墻壁間有間隙出現(xiàn)，從而出現(xiàn)裂縫。

1.2 材料因素

水泥、骨料、水等是組成混凝土的主要材料，作為一種復(fù)合材料，不同材料的力學(xué)性能不同，在硬化過程中極易出現(xiàn)裂縫，這些裂縫不規(guī)則分布，一般不貫通，且是不可避免的，稱這些裂縫為微觀裂縫。鋼筋、混凝土?xí)嗷ビ绊懀霈F(xiàn)不同程度的變形，如果拉應(yīng)力過大，則會(huì)出現(xiàn)裂縫，若細(xì)微裂縫匯聚，會(huì)導(dǎo)致整體變成更大的裂縫。

1.3 基礎(chǔ)不均勻沉降，引起建筑主體的開裂

建筑下部帶多層裙房的建筑在現(xiàn)在設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到，主樓處的荷載較裙房處的荷載大很多，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)盡管按荷載大小設(shè)計(jì)了大小不同的基礎(chǔ)，但是由于主樓基礎(chǔ)荷載遠(yuǎn)大于裙樓基礎(chǔ)荷載，主樓基礎(chǔ)的沉降也遠(yuǎn)大于裙房基礎(chǔ)的沉降，沉降差超過建筑材料的變形限值，構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生裂縫。面積較大的建筑，地基持力層厚度變化很大的情況也很常見，在基礎(chǔ)荷載相差不大的情況下，相鄰基礎(chǔ)持力層厚度相差較大，相鄰基礎(chǔ)的沉降差也可能導(dǎo)致建筑產(chǎn)生較大裂縫。

2 建筑結(jié)構(gòu)裂縫的控制策略

2.1 全面考慮荷載

荷載的分類如下：按照時(shí)間變化分為永久荷載和可變荷載，永久荷載指的是隨著時(shí)間推移不容易產(chǎn)生變化的荷載，例如結(jié)構(gòu)自重?？勺兒奢d是隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生變化的荷載，如建筑物中的人和可移動(dòng)的物體;按照作用方式分為動(dòng)荷載與靜荷載，以火車為例，當(dāng)火車運(yùn)行時(shí)，軌道承受火車開動(dòng)產(chǎn)生的荷載為動(dòng)荷載，火車停止運(yùn)行時(shí)，對(duì)軌道只產(chǎn)生了火車本身的自重，這種荷載為靜荷載; 按照頻率分為偶然荷載和正常作用荷載，偶然荷載是指受自然災(zāi)害所產(chǎn)生荷載，對(duì)建筑物的影響巨大，例如地震、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和洪澇;其他情況下的荷載均為正常作用荷載?！督ㄖY(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了建筑荷載規(guī)范，從業(yè)者要仔細(xì)研讀荷載規(guī)范，了解各種情況下的荷載，并進(jìn)行市場(chǎng)考察，正確選用荷載。

2.2 控制溫度變化裂縫

通常是在屋頂結(jié)構(gòu)部分存在溫度變化造成的裂縫問題，為有效控制溫度變化裂縫，應(yīng)減少溫差，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)中設(shè)置保溫層或者架空隔熱層，以此降低頂部結(jié)構(gòu)溫差，并且可發(fā)揮良好節(jié)能作用。如果應(yīng)用架空板應(yīng)選擇淺色，以此達(dá)到良好的熱量反射效果。同時(shí)應(yīng)全面分析結(jié)構(gòu)類型，屋面施工應(yīng)用材料為剛性細(xì)石混凝土，可在找平層和剛性層間設(shè)置柔性防水層，不僅有良好防水效果，也可使剛性層、基層間自由滑動(dòng)，減少對(duì)溫度應(yīng)力的約束。在屋蓋沿開間位置可設(shè)置分隔縫，并使用彈性油膏實(shí)行嵌縫處理。此外，需確保分隔縫鋼筋是斷開狀態(tài)。還可提升布置頂層圈梁平面的密度，通過配筋措施抵抗溫度應(yīng)力。

2.3 嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須調(diào)查清楚且充分考慮到影響混凝土裂縫的諸多因素，將建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度和整體承載能力提高。要充分考慮到建筑可能出現(xiàn)的不均勻沉降問題。為了防止建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫問題，在建筑工程設(shè)計(jì)中，要對(duì)建筑體的荷載能力進(jìn)行計(jì)算，并且對(duì)突發(fā)和不可調(diào)控因素進(jìn)行預(yù)測(cè)，以提高工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性。此外，在建筑結(jié)構(gòu)長度超過相關(guān)規(guī)定的長度時(shí)，應(yīng)在地下部位設(shè)置后澆帶，一般設(shè)置在梁和樓板1/3 處，寬度為800mm～1000mm，同時(shí)地上部位設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，其寬度一般為2000m，內(nèi)增15%水平鋼筋，內(nèi)摻12%的膨脹混凝土，這樣能有效減少因沉降而產(chǎn)生的裂縫。不均勻沉降會(huì)破壞建筑物結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)建筑塌陷。引起沉降的因素包括地質(zhì)、勘察、設(shè)計(jì)、施工以及其他因素。從設(shè)計(jì)方面出發(fā)，除了要保證材料質(zhì)量外，還要合理計(jì)算建筑的體積配比，橫墻之間的距離控制在建筑物寬度的1.5倍左右，布置縱橫墻時(shí)以連貫為主，直線布置，保證整體性。受重力和時(shí)間的影響，建筑物會(huì)向地基產(chǎn)生壓迫力，地基中的水分不斷被向上擠壓，形成地基沉降。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選用合適材料減少自重應(yīng)力，在主樓與副樓之間設(shè)置后澆帶。當(dāng)主樓自重達(dá)到最大時(shí)，地基沉降完成70%以上，此時(shí)澆筑后澆帶，能提高建筑強(qiáng)度和整體性。

2.4 復(fù)核地基沉降計(jì)算設(shè)置后澆帶減小不均勻沉降

2.5 選用合適的材料和適當(dāng)添加外加劑

建筑材料是保證工程質(zhì)量的根本，材料的成分和性能對(duì)工程質(zhì)量的影響不可小覷，因此建筑施工必須全程嚴(yán)格把關(guān)。不同類型的建筑工程對(duì)材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)不同，水利工程適合中低熱硅酸鹽水泥，大大減少水化熱總和，內(nèi)外溫差小，避免因?yàn)樯岵痪鶆蛞鸬臏囟攘芽p。為提高混凝土的質(zhì)量，在保證水泥強(qiáng)度的前提下，加入一定量的減水劑和減膠劑，減少水泥用量和水灰比；在道路施工工作中，選擇承載力大、抗折強(qiáng)度高、抗開裂、收縮性低的硅酸鹽水泥，在水泥路面中設(shè)置伸縮縫，灌入瀝青保證水泥在熱脹冷縮時(shí)有空間。

2.6 預(yù)防裂縫處理

通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)防裂縫工作非常重要，但在裂縫問題出現(xiàn)時(shí)，為防止裂縫影響擴(kuò)大，也應(yīng)做好修復(fù)處理工作，比如處理混凝土墻體裂縫時(shí)，通常施工人員要清理干凈裂縫周圍碎石、砂土等物質(zhì)，在裂縫中填充其他建筑材料，該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性，且只需要投入較少的時(shí)間與成本，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

3 結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫既會(huì)對(duì)建筑物美觀造成影響，也會(huì)威脅人身與財(cái)產(chǎn)安全。建筑行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，為了確保建筑工程質(zhì)量，務(wù)必結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、環(huán)境等，對(duì)其進(jìn)行充分考慮，使用優(yōu)質(zhì)的材料，對(duì)施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，避免人為因素造成的裂縫，進(jìn)而提高建筑工程質(zhì)量，使建筑行業(yè)的發(fā)展上升到一個(gè)新的臺(tái)階。