混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制措施的研究

呂志爐 中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司

1 前言

在建筑結(jié)構(gòu)中混凝土材料是使用最為廣泛的建筑原材料，雖然混凝土材料的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較高，但是該材料較為容易受到外界因素的影響而產(chǎn)生裂縫，這些裂縫的產(chǎn)生不僅會(huì)影響到建筑本身的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)也會(huì)對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全帶來較大的威脅。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫問題的重視，明確其產(chǎn)生的原因，并且采取相應(yīng)措施對(duì)其加以控制，以便為整個(gè)建筑工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提供保障。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫的類型

2.1 沉降裂縫

沉降裂縫是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫中較為常見的類型之一，其特點(diǎn)是中間寬、兩側(cè)窄，多數(shù)出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的梁板交匯、梁柱交匯、變截面等位置，且裂縫的深度可達(dá)到鋼筋的表層。通常其上部結(jié)構(gòu)梁柱會(huì)產(chǎn)生受彎、受剪裂縫，具體表現(xiàn)為斜裂縫、豎向裂縫。

2.2 收縮裂縫

收縮裂縫通常會(huì)在施工的過程中產(chǎn)生，中間寬兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，分布的樣式呈現(xiàn)出多邊形的狀態(tài)或是互相平行排布。裂縫間距大小在幾厘米到十幾厘米之間。裂縫在產(chǎn)生的初期階段特征較為淺顯，隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)連續(xù)裂縫，對(duì)整個(gè)建筑工程質(zhì)量的影響越來越大。

2.3 溫度應(yīng)力裂縫

溫度對(duì)混凝土的影響非常大，也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生最為直接的因素之一。由于施工過程中晝夜溫差較大、室內(nèi)外溫差較大、混凝土結(jié)構(gòu)表層散熱過快等因素，導(dǎo)致混凝土表面及其內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力大小不同，外表面應(yīng)力過大就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。該類型的裂縫走向沒有一定規(guī)律，縱橫交錯(cuò)呈現(xiàn)出龜紋狀，在表面、深層都可能存在，雖然沒有其他類型的裂縫那樣明顯，但是其對(duì)建筑整體的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響不可忽視。

2.4 其他類型裂縫

除了上述三種類型的裂縫之外，在施工過程中還有很多因素都會(huì)導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)，例如荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫等。荷載裂縫主要由于構(gòu)件外部荷載導(dǎo)致本身強(qiáng)度性能超負(fù)荷產(chǎn)生的裂縫，裂縫通常會(huì)貫穿構(gòu)件?；炷列熳兞芽p是在荷載作用下隨時(shí)間增長(zhǎng)而不斷增加的變形，通常有拉伸徐變、動(dòng)徐變、橫向徐變等，對(duì)整個(gè)建筑質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫產(chǎn)生的原因

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因

由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在漏洞問題是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要原因之一，特別是對(duì)于沉降裂縫來說，由于地基持力層選取不合理、地基沉降計(jì)算不準(zhǔn)確，使得其不均勻沉降而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。同時(shí)，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，由于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足、計(jì)算有誤、設(shè)計(jì)過程中參數(shù)誤差等方面因素的影響，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容沒有貼合工程的實(shí)際情況，在尺寸設(shè)計(jì)、荷載設(shè)計(jì)、應(yīng)力設(shè)計(jì)等基本參數(shù)設(shè)計(jì)方面存在一些細(xì)小的漏洞問題，當(dāng)其與工程實(shí)際情況不相符的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致荷載作用下結(jié)構(gòu)受力裂縫的產(chǎn)生。

3.2 材料選擇原因

材料本身的質(zhì)量問題也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要原因之一，任何類型的裂縫都與材料質(zhì)量有著直接關(guān)系。建筑材料本身都具有一定的塑性、伸縮性，能夠在一定程度上降低裂縫產(chǎn)生的概率。但是，如果材料本身的質(zhì)量不合格或是在存放的過程中發(fā)生了質(zhì)變，當(dāng)其塑性發(fā)生變化之后，其混凝土整體結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生了變化，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，部分單位為了追求更多的經(jīng)濟(jì)效益，反而忽略了對(duì)材料本身質(zhì)量的有效把控，進(jìn)而使得材料本身的質(zhì)量原因?qū)е铝芽p問題出現(xiàn)，得不償失，且會(huì)對(duì)整個(gè)建筑工程的質(zhì)量帶來較大負(fù)面影響。

3.3 溫度變化原因

溫度裂縫的產(chǎn)生是由于溫度變化而導(dǎo)致的。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，混凝土受到溫度的影響非常大，由溫度引起的裂縫也是較為常見的問題?；炷帘旧砭哂忻黠@的熱脹冷縮特點(diǎn)，溫度的變化會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響。

目前我國(guó)所使用的混凝土的線性膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，當(dāng)混凝土內(nèi)外部溫差較大的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力、拉應(yīng)力，而當(dāng)拉應(yīng)力的強(qiáng)度大于混凝土本身抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。如果沒有采取有效措施來應(yīng)對(duì)溫度的變化，會(huì)導(dǎo)致裂縫情況更嚴(yán)重。

3.4 施工工藝原因

施工因素也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫、收縮裂縫的主要原因之一。在施工過程中，由于施工荷載、構(gòu)件截面、材料強(qiáng)度、初始應(yīng)力、齡期、水膠比、坍落度及養(yǎng)護(hù)等原因，部分施工人員所使用的施工工藝和方法與施工流程及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間有著一定的差距，甚至有存在盲目性施工的情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫的控制措施

面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的裂縫問題及其產(chǎn)生的原因，為了有效避免裂縫問題對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)要采取針對(duì)性措施對(duì)裂縫進(jìn)行有效控制。

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制

從近些年的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體情況來看，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可有效控制荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫、收縮裂縫、溫度裂縫等，以此來避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中的不合理之處而導(dǎo)致的裂縫問題。在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)模式和施工水平之下，對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、提高基礎(chǔ)及其整體剛度、控制地基不均勻沉降，可有效控制地基沉降裂縫。

此外，為了避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，還應(yīng)當(dāng)要以相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)設(shè)置后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶。后澆帶設(shè)置的主要目的是解決不能夠設(shè)置伸縮縫的位置，同時(shí)也對(duì)建筑前期固結(jié)敏感土質(zhì)的沉降差問題有著較好的解決作用。但是后澆帶的存在并不能夠有效解決溫度原因所導(dǎo)致的裂縫問題。

而對(duì)于膨脹加強(qiáng)帶來說，其主要是能夠適當(dāng)代替施工周期較長(zhǎng)的后澆帶，其主要是在將膨脹劑摻入到混凝土中，使得混凝土膨脹產(chǎn)生預(yù)壓力，抵消溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)裂縫，對(duì)于一次成型的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)來說較為適用。

4.2 嚴(yán)格選擇材料

面對(duì)材料本身質(zhì)量問題所導(dǎo)致的裂縫問題，應(yīng)當(dāng)要對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格篩選，控制好原材料的質(zhì)量，使其滿足工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家的規(guī)定要求。

第一，面對(duì)材料質(zhì)量參差不齊的情況，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)要加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的進(jìn)一步監(jiān)督與控制，制定更加詳細(xì)的原材料管理制度對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行全面化的控制，嚴(yán)格要求相關(guān)管理人員對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督與管理。

第二，在材料采購(gòu)的過程中，要重視材料本身的質(zhì)量，例如沙子本身的含泥量，選擇性價(jià)比較高的材料，并且利用材料管理系統(tǒng)來對(duì)材料的運(yùn)輸情況進(jìn)行跟蹤管理，并且在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)材料進(jìn)行有效管理，保證材料本身的質(zhì)量。

第三，隨著材料市場(chǎng)的發(fā)展，越來越多的新材料出現(xiàn)并應(yīng)用于建筑過程中，因此，要加強(qiáng)新型節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用，提升材料的整體性能，降低裂縫發(fā)生的概率。例如：在現(xiàn)澆混凝土中加入適量纖維材料，例如尼龍纖維、聚丙烯纖維材料等，一方面保證混凝土結(jié)構(gòu)的牢固性，另一方面能夠有效減少裂縫的發(fā)生概率。

4.3 合理控制溫度變化

溫度對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的影響非常大，合理控制溫度能夠有效降低溫度導(dǎo)致的裂縫產(chǎn)生概率，并且在最大限度上滿足后續(xù)施工對(duì)質(zhì)量的需求，提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

第一，要嚴(yán)格控制水泥的投料，施工人員要嚴(yán)格制定施工方案，盡量減低水化熱所帶來的影響，例如在混凝土攪拌之前使用冷水進(jìn)行沖刷碎石，進(jìn)而減少熱量的產(chǎn)生。

第二，在混凝土澆筑的方式和時(shí)間上加以控制，以此來降低溫度對(duì)混凝土產(chǎn)生的影響。例如，將澆筑作業(yè)避開炎熱的夏季、嚴(yán)寒的冬季等極端天氣，且在澆筑過程中盡量采取相應(yīng)的溫度控制措施。如果在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了大體積混凝土，則需要適當(dāng)安裝冷卻裝置來做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作，降低內(nèi)外應(yīng)力以及溫度差，進(jìn)而降低裂縫產(chǎn)生的概率。

此外，為了避免因溫度而導(dǎo)致的裂縫問題出現(xiàn)，除了要對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋、澆水等方式進(jìn)行均勻散熱之外，還應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)好屋面保溫層、外墻隔熱層等保溫隔熱環(huán)節(jié)和措施，降低日常使用過程中溫度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

4.4 優(yōu)化施工工藝

為了有效降低施工過程中各個(gè)施工行為導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工工藝進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，通過規(guī)范化施工工藝來提高施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)裂縫的處理和防護(hù)水平。在施工期間，應(yīng)嚴(yán)格控制施工荷載、構(gòu)件截面、材料強(qiáng)度、齡期、水膠比、坍落度，并對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。

施工單位應(yīng)充分理解和熟悉設(shè)計(jì)圖紙，并應(yīng)掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工程特點(diǎn)，做好合理的施工計(jì)劃，對(duì)特殊工程做好相關(guān)施工論證，避免施工工藝問題不合理而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此外，隨著科技的發(fā)展，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，工程中也會(huì)采用越來越多更加先進(jìn)的施工工藝、設(shè)備、新材料，因此能更好地控制好工程中的各種裂縫問題，從而可為業(yè)主提交更多高質(zhì)量的建筑產(chǎn)品。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，由于受到溫度、施工、材料以及設(shè)計(jì)等多個(gè)方面的因素，使得建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了裂縫問題。針對(duì)不同原因?qū)е碌牧芽p問題，應(yīng)當(dāng)通過合理的方式來對(duì)裂縫進(jìn)行有效處理，合理控制溫度、優(yōu)化施工工藝、控制材料的質(zhì)量并加強(qiáng)設(shè)計(jì)，為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及穩(wěn)定性提供保障。