建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制對(duì)策

許家村 劉慶凱

山東省紡織建筑設(shè)計(jì)院有限公司 山東 濟(jì)南 250013

引言

在建筑土建施工的整個(gè)過程中，混凝土裂縫控制的早期施工管理是最重要的部分。隨著現(xiàn)代信息建筑時(shí)代的到來，BIM技術(shù)日趨成熟，在許多民用建筑工程中，混凝土主體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化施工得到更多的實(shí)際應(yīng)用。近年來，土木建筑工程師在混凝土主體結(jié)構(gòu)施工中引入了許多先進(jìn)的建筑工程技術(shù)。通過這些技術(shù)的不斷引進(jìn)，中國(guó)的民用建筑業(yè)發(fā)展迅速。

1 建筑施工結(jié)構(gòu)裂縫的主要現(xiàn)象

在建筑項(xiàng)目施工中，裂縫問題一直是影響建筑質(zhì)量的重要問題，也是建筑設(shè)計(jì)管理與施工管理中需要重點(diǎn)應(yīng)對(duì)的問題。裂縫的程度不同，對(duì)于建筑項(xiàng)目的質(zhì)量影響與壽命影響也不同，在裂縫的形式的中，有著非結(jié)構(gòu)裂縫與結(jié)構(gòu)裂縫兩大分類，非結(jié)構(gòu)裂縫是指建筑墻體表現(xiàn)所出現(xiàn)的裂縫，不會(huì)影響建筑的主體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的對(duì)建筑的質(zhì)量與安全影響也較輕，其主要原因是由于材料或是工藝所導(dǎo)致的。而結(jié)構(gòu)裂縫的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的，意味著建筑的主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，或是由于強(qiáng)度不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，或是由于剛度不足出現(xiàn)裂縫。而且裂縫會(huì)隨著時(shí)間的推移，寬度不斷增加，裂縫的程度加深，嚴(yán)重影響建筑主體結(jié)構(gòu)安全，以及其功能，最為直接的影響首先就是會(huì)出現(xiàn)滲漏問題。當(dāng)裂縫出現(xiàn)，裂縫寬度加大、程度加深，以及在雨水的作用下，就會(huì)沿著裂縫不斷的滲漏進(jìn)建筑內(nèi)。除此之外，建筑墻體的保溫層也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生破壞，從而影響保溫能力。在這種情況下，不僅僅影響了群眾的居住感、使用感，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重的威脅建筑安全。隨著裂縫程度的加深，建筑的承載能力下降，主體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，以及滲漏問題也會(huì)引發(fā)一系列的質(zhì)量問題。所以，一是要在建設(shè)之初做好設(shè)計(jì)管理工作；二是要在施工過程中做好施工管理工作；三是要在竣工階段做好檢測(cè)檢驗(yàn)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，并采取相應(yīng)的控制與處理手段來避免裂縫問題的發(fā)生，確保建筑功能與質(zhì)量[1]。

2 建筑施工結(jié)構(gòu)裂縫的原因分析

2.1 溫度影響造成的結(jié)構(gòu)裂縫

在建筑施工過程中，不同的建設(shè)項(xiàng)目由于建筑功能的需求，會(huì)對(duì)建筑進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，而相應(yīng)的在具體的建設(shè)過程中，會(huì)應(yīng)用不同的施工工藝、技術(shù)以及材料，以此來滿足建筑工程的建設(shè)需求。在工程建筑中，混凝土是十分普遍建筑材料，具有一定的優(yōu)勢(shì)性，比如性價(jià)比高，強(qiáng)度高等。但是混凝土也同時(shí)存在著抗拉力不夠、彈性不夠、易收縮、耐久性不強(qiáng)等問題。并且，溫度也會(huì)以混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題產(chǎn)生一定的影響，比如，在高溫天氣、低溫天氣，以及大風(fēng)天氣環(huán)境下，混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑或是攤鋪時(shí)，會(huì)由于水分的蒸發(fā)過快而形成假凝現(xiàn)象，這就意味著，混凝土主體結(jié)構(gòu)的表面與里底的砂漿實(shí)際是兩層皮。而且混凝土材料與其他的建筑材料，以及施工面之間會(huì)存在膨脹性問題，以及空隙問題，這就意味著混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度打了折扣，盡管在短時(shí)間內(nèi)表面看不出異常，但是在時(shí)間與天氣的持續(xù)作用下，結(jié)構(gòu)裂縫問題就會(huì)暴露出來。

2.2 應(yīng)力下降導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫

在建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題中，由于預(yù)應(yīng)力下降所導(dǎo)致的裂縫問題十分普遍。十分頑固性的裂縫問題，是由于在建筑工程施工中，混凝土結(jié)構(gòu)是主流的結(jié)構(gòu)施工形式。如前文所述，盡管混凝土的優(yōu)勢(shì)十分明顯，但是混凝土的特殊結(jié)構(gòu)決定了，如果在配比方面不合理、天氣影響、原料選擇質(zhì)量不過關(guān)的情況下極易造成收縮，從而產(chǎn)生裂縫問題，不僅嚴(yán)重影響建筑質(zhì)量，更加重要的是會(huì)導(dǎo)致安全隱患?；炷链嬖诘牡湫蛦栴}主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。

2.2.1 抗拉力不夠，混凝土由碎石、砂漿、水泥與水一起攪拌后硬化而成，這其中的砂石相當(dāng)于骨架般起到了支撐的作用，然而也抑制了水泥的收縮。水與水泥形成的水泥漿在混凝土硬化前起到了潤(rùn)滑作用，然而砂石本身具有易脆性，抗拉力不強(qiáng)，極易在外力的作用下開裂[2]。

2.2.2 彈性不夠，混凝土抗壓性能出色，但抗壓力強(qiáng)的反應(yīng)就是彈性缺乏，當(dāng)受力不均勻的情況下極容易開裂。

2.2.3 易收縮和變，混凝土具有明顯的熱脹冷縮特性，環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致混凝土發(fā)生收縮變化，基于前面所說的彈性不夠的特點(diǎn)下，容易因溫差大而收縮產(chǎn)生裂縫。

2.2.4 耐久性不強(qiáng)，這是混凝土較為常見的問題，具體表現(xiàn)在抗?jié)B性、抗凍性以及抗侵蝕性三個(gè)方面，在外部溫度以及環(huán)境污染因素的影響下，混凝土保護(hù)層容易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，從而減弱了混凝土的耐久性。所有的這些問題都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力裂縫，隨著混凝土結(jié)構(gòu)水分的蒸發(fā)，伸縮性發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

2.3 沉降問題導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫

建筑工程從設(shè)計(jì)到落成，以及在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，必然會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生持續(xù)的壓力作用，如果在建筑過程中，對(duì)于地基處理不到位的話，就會(huì)在持續(xù)重力的作用下，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生沉降，而在沉降的過程中，力的作用并不是均勻的，沉降時(shí)就會(huì)導(dǎo)致建筑物的主體受到外向后力的影響，而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。眾所周知，我國(guó)地域十分廣袤，不同地區(qū)地質(zhì)不同，地表以及地度的含水量也會(huì)有差別，并且?guī)r土的結(jié)構(gòu)也會(huì)影響地質(zhì)，從而對(duì)地基產(chǎn)生一定的影響。而這種影響最終會(huì)體現(xiàn)在建筑的沉降上，并且隨著沉降時(shí)間的增加，建筑物受到外向拉力不同，就地加劇沉降的速度，從而使和建筑的裂縫不斷增大，如果建筑物再受到震蕩影響，不僅僅是裂縫問題，整個(gè)樓體都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全問題，并有有可能產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果[3]。

3 混凝土結(jié)構(gòu)中對(duì)于裂縫問題的應(yīng)對(duì)措施

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段裂縫的控制

在建筑工程的設(shè)計(jì)過程中 ，應(yīng)對(duì)建筑工程的整體受力情況以及地基的整體應(yīng)變力進(jìn)行全面的考量。針對(duì)建筑工程中，容易出現(xiàn)裂縫的環(huán)節(jié)，應(yīng)加大監(jiān)管力度。與此同時(shí)，還可以利用部分信息軟件，例如CAD技術(shù)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，模擬混凝土的澆筑施工，看其中的設(shè)計(jì)是否出現(xiàn)的裂縫問題，如果出現(xiàn)，則應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的更改，確保建筑工程混凝土施工的整體質(zhì)量。

3.2 施工過程中的防治

3.2.1 優(yōu)化配合比。為了保證能夠有效率地提升建筑混凝土結(jié)構(gòu)配合比例在設(shè)計(jì)時(shí)的合理性，應(yīng)該通過綜合考量建筑混凝土結(jié)構(gòu)性能和使用經(jīng)濟(jì)性之間的直接關(guān)系。水化熱過高將直接導(dǎo)致冷凝溫度過高裂縫可能出現(xiàn)，為了有效解決這一技術(shù)問題，可以適當(dāng)?shù)乜刂平档弯摻钏嗟氖褂昧?，?yōu)化鋼筋混凝土水泥配合比，提升水泥混凝土使用質(zhì)量。

3.2.2 模板施工。在各種混凝土主體施工中，應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際施工情況，有利于針對(duì)性準(zhǔn)確控制各種混凝土主體結(jié)構(gòu)中的裂縫產(chǎn)生問題。在進(jìn)行混凝土模板澆筑前，應(yīng)該注意保證澆筑模板內(nèi)部具備溫度足夠的濕潤(rùn)度，模板澆筑設(shè)計(jì)和加工制作必須滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提升澆筑模板的勞動(dòng)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度，避免出現(xiàn)混凝土模板澆筑制作過程中模板變形或者出現(xiàn)模板裂縫等問題。同時(shí)，還要合理安排控制高層拆模施工時(shí)間，確保鋼筋混凝土澆筑強(qiáng)度在能夠滿足實(shí)際施工要求的基礎(chǔ)同時(shí)，還要充分注重高層拆模施工作業(yè)過程規(guī)范化有序開展，按照既定施工順序常規(guī)進(jìn)行高層拆模施工作業(yè)，提升高層模板建筑施工過程質(zhì)量。

3.2.3 混凝土澆筑。在澆筑混凝土破碎澆筑施工作業(yè)中，為了有效保證澆筑混凝土破碎坍落度，需要嚴(yán)格控制遵循一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以控制凝土振搗均勻時(shí)間，大致可以控制在40s左右，確保凝土振搗均勻，避免造成混凝土破碎離析坍落現(xiàn)象再次出現(xiàn)。同時(shí)，還要嚴(yán)格控制好鋼筋混凝土初凝前后清漿時(shí)間，選擇合理的二次高壓振搗清漿技術(shù)，有效率地清除鋼筋混凝土砂漿中的多余水分和大量氣泡，提升鋼筋混凝土基層澆筑工程質(zhì)量。對(duì)于鋼筋水泥較大用量的鋼筋混凝土，應(yīng)該盡可能多地降低混凝水化學(xué)過熱現(xiàn)象，合理設(shè)計(jì)控制水泥混凝土內(nèi)外加熱溫度比的差異，預(yù)埋測(cè)溫加熱設(shè)備，降低混凝裂縫失溫問題的可能出現(xiàn)。

3.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土主體澆筑管理作業(yè)養(yǎng)護(hù)活動(dòng)完全結(jié)束后，需要及時(shí)選擇合理有效的澆筑養(yǎng)護(hù)管理措施，確保主體混凝土完全終凝前，混凝土澆筑表面需要始終保持濕潤(rùn)干燥狀態(tài)?；炷翂υ跐仓笃?，可以通過墻上覆蓋一層塑料膜或是直接灑水方式進(jìn)行持續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間一般控制在7d以上。同時(shí)，在防水混凝土中還應(yīng)加入適量的防水緩凝劑，養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間至少在14d以上。同時(shí)，混凝土施工養(yǎng)護(hù)使用過程中，合理配置控制建筑混凝土內(nèi)部裂縫溫度，避免內(nèi)外裂縫溫度值的差異變化過大，影響和達(dá)到內(nèi)部裂縫發(fā)生問題的及時(shí)出現(xiàn)?？梢赃@樣說，后期的現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)管理工作對(duì)于養(yǎng)護(hù)工程師在整體運(yùn)行質(zhì)量上的影響較為深遠(yuǎn)，需要我們予以高度重視。

3.3 應(yīng)用有效的控制處理技術(shù)

為了有效控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，可以通過技術(shù)的手段來進(jìn)行控制。比如，為了應(yīng)對(duì)沉降問題所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫，可以在地基施工時(shí)做好技術(shù)管理，尤其是做基坑施工的技術(shù)工作，這是當(dāng)前建筑施工中的基本過程。例如：①根據(jù)基坑的深度、地質(zhì)特點(diǎn)來選擇相應(yīng)的地基處理措施，來提升地基的承載能力。②可以利用配筋設(shè)計(jì)來做好建筑工程的加固工作，取雙層雙向通長(zhǎng)的方式，提升建筑物梁板的穩(wěn)定性，有利于很好地掌握工程結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)，延長(zhǎng)裂縫出現(xiàn)的時(shí)間；③在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的控制中，還可以進(jìn)行外加劑的使用，從而降低混凝土的收縮問題。除此之外，還可以利用填充技術(shù)來對(duì)裂縫進(jìn)行相應(yīng)的處理，以及利用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)來提升建筑結(jié)構(gòu)的承載力。

3.4 施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理方面

想要有效降低建筑結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)頻率，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理單位就需要切實(shí)做好建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的澆筑施工和施工準(zhǔn)備的管理工作。①必須嚴(yán)格對(duì)建筑施工的設(shè)計(jì)規(guī)定及建筑施工管理內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)分析，嚴(yán)苛要求，遵守各類建筑施工規(guī)章制度，不能隨意性的修改建筑工程施工項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)方案圖紙，若必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙的重新修改，那么建筑施工設(shè)計(jì)單位需要和修改設(shè)計(jì)圖紙相關(guān)的單位之間進(jìn)行溝通或者協(xié)商，重新研究確定最佳的建筑工程方案。②在混凝土澆筑工作時(shí)，要合理的選擇使用混凝水，利用它的水動(dòng)力來進(jìn)行濕潤(rùn)澆筑模板，并嚴(yán)苛依照模板施工工藝圖紙要求進(jìn)行后面預(yù)澆帶的基層施工防水處理，降低混凝土出現(xiàn)裂縫的概率，提高建筑工程的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.5 通過技能培訓(xùn)提升工作人員的綜合素質(zhì)

在建筑工程施工過程中，為了有效控制裂縫，施工人員和設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平非常重要。如果相關(guān)人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平不合格，在建設(shè)項(xiàng)目的施工過程中會(huì)出現(xiàn)裂縫，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)，給施工單位造成嚴(yán)重?fù)p失。首先，在材料的使用上，如果施工人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平不合格，可能會(huì)導(dǎo)致偷工減料或材料消耗過多的現(xiàn)象，造成浪費(fèi)，為后續(xù)的施工工作和裂縫埋下很大的隱患。其次，在施工過程中，如果施工人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平不高，對(duì)施工設(shè)備的了解和掌握不夠，會(huì)在一定程度上影響施工質(zhì)量，造成裂縫，施工過程中的裂縫無法及時(shí)有效地解決。例如，為了提高建筑設(shè)計(jì)和施工人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平，施工部門可以聘請(qǐng)相關(guān)學(xué)科的專家學(xué)者對(duì)施工人員進(jìn)行指導(dǎo)和培訓(xùn)。通過對(duì)這些專家學(xué)者相關(guān)專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，提高施工人員的專業(yè)能力和技術(shù)水平。也可以讓施工單位能力突出、專業(yè)技術(shù)強(qiáng)的員工對(duì)專業(yè)能力和技術(shù)水平較差的員工進(jìn)行個(gè)人指導(dǎo)，提高他們的專業(yè)能力和技術(shù)水平。

4 結(jié)束語

目前，國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)工程事業(yè)飛速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整不斷深入，固定建設(shè)逐年擴(kuò)大，這對(duì)我國(guó)建筑業(yè)即是一大機(jī)遇也是巨大挑戰(zhàn)。大量科研實(shí)踐都已經(jīng)證明了，混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)是不可避免的，對(duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫可能產(chǎn)生的根本原因及其可能影響這些因素的深入研究分析是非常必要的，只有這樣才能更好地有效防治建筑裂縫，提高建筑工程質(zhì)量。