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建筑结构设计中控制裂缝的措施杨洋

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第4期作者：杨洋

[导读] 摘要：本文对建筑结构设计中控制裂缝的措施进行了探讨，文章从阐述当前商品混凝土裂缝控制现状入手，进一步分析了建筑工程结构设计中造成裂缝的主要因素，最后提出了控制建筑裂缝的措施。

        浙江华亿工程设计股份有限公司浙江绍兴 312300
        摘要：本文对建筑结构设计中控制裂缝的措施进行了探讨，文章从阐述当前商品混凝土裂缝控制现状入手，进一步分析了建筑工程结构设计中造成裂缝的主要因素，最后提出了控制建筑裂缝的措施。
        关键词：建筑结构设计；控制裂缝；现状；主要因素；措施
        前言
        在当前的工程建设领域中，混凝土可以说是运用最为广泛的一种基础建筑材料，其强度较高耐久性、耐火性好，可模性好，整体性好等特点能够在很大程度上保证建筑工程整体的安全与稳定性。但在建筑结构设计过程中，却可能因为温度应力控制不到位、地基不均匀沉降、人文因素原因而造成混凝土开裂现象。因此，如何对裂缝进行有效的控制，值得思考。
        1.当前建筑结构中混凝土裂缝控制现状
        在建筑结构设计中，商品混凝土是基础性材料之一，但其裂缝也是普遍存在，而且难以解决的问题。因为传统观念阻碍了对混凝土水化硬化初期裂缝形成和发展过程的研究。目前大多数的施工单位都存在一种这样的思想，也就是说：使用了搅拌站的商品混凝土，那么所有与混凝土有关的质量问题都由搅拌站来负责，与己无关。因此，对商品混凝土的使用经常是既不按规范施工，也不按规范进行养护。几乎没有施工单位按照规范要求对商品混凝土进行养护，也不配备相关的人员、材料和设施，这是造成目前商品混凝土开裂多、投诉多、争议多的主要因素，也严重影响了工程质量及项目形象。而根据国家标准《GB50164混凝土质量控制标准》所提出的要求，施工单位在施工前，应该根据所采用的原材料以及混凝土性能要求，提出切实可行而又能保证混凝土强度与质量的养护方案。
        2.建筑工程结构设计中造成裂缝的主要因素
        2.1温度应力引起裂缝
        导致建筑开裂的一大原因可以直接归结于温度应力，这是由于对混凝土进行浇筑后，其内部会积聚一定的热量，这些热量不能在短期内迅速散发出去，就会使得其内部温度整体上升，在外部条件保持不变的情况下，混凝土结构面临着较为明显的内外部温差，这就会导致应力的出现，进而引起混凝土结构开裂现象。在此过程中，混凝土的使用寿命会明显降低，其抗拉强度直线下滑，因温差导致的混凝土结构表面抗拉应力严重高于混其极限抗拉强度，这样形成的裂缝被归于表面裂缝的类型，其特征是出现时间早、深度浅，但极易在后期持续蔓延，最终导致严重的工程安全问题。

        图1 混凝土裂缝
        2.2地基不均匀沉降引起裂缝
        导致地基沉降不均匀问题发生的原因是多种多样的，这包括建筑物自重太大、远远不能为地基承受；或者设计人员在没有充分掌握地质情况就设计、施工，也是造成地基不均匀沉降的主要原因。而如果工程建造在山区沟谷的建筑物，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。
        2.3人文因素造成的裂缝
        由于人为操作不当引起混凝土开裂现象也是极为常见的，这表现在设计、施工、后期养护等各个阶段。例如在前期设计环节，因为模型计算不合理、结构受力假设与实际受力不符、荷载少算或漏算、内力与配筋计算错误等原因，可能给混凝土质量埋下隐患；而在施工阶段，如果施工人员不加限制地堆放施工机具、材料，不了解预制结构受力特点而随意翻身、起吊、运输、安装，不按设计图纸施工或者擅自更改结构施工顺序，也都是导致混凝土开裂的罪魁祸首。而在正式的使用阶段，超出设计载荷的作用于楼地面、墙面，工业厂房超负荷使用或者是发生大风、大雪、地震、爆炸等意外情况，都可能将混凝土结构暴露在危险之中。
        3.控制建筑裂缝的措施
        3.1合理控制现场稳温度
        超长结构宜进行温度应力验算，温度应力验算时应考虑下部结构水平刚度对变形的约束作用、结构合拢后的最大温升与温降及混凝土收缩带来的不利影响，并应考虑混凝土结构徐变对减少结构裂缝的有利因素与混凝土开裂对结构截面刚度的折减影响。具体来说，为有效减少超长结构的裂缝，对大柱网公共建筑可考虑在楼盖结构与楼板中采用预应力技术，楼盖结构的框架梁应采用有粘接预应力技术，也可在楼板内配置构造无粘接预应力钢筋，建立预压力，以减小由于温度降温引起的拉应力，对裂缝进行有效控制。除了施加预应力以外，还可适当加强构造配筋、采用纤维混凝土等用于减小超长结构裂缝的技术措施。
        3.2严把材料质量关
        水泥宜采用符合现行国家标准规定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；大体积混凝土宜采用低热矿渣硅酸盐水泥或中、低热硅酸盐水泥，也可使用硅酸盐水泥同时复合大掺量的矿物掺合料。水泥比表面积宜小于350m2/kg，水泥碱含量应小于0.6%。在骨料方面，则可以采用二级或多级级配粗骨料，粗骨料的堆积密度宜大于1500kg/m3，紧密堆积密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴晒，宜分级堆放，堆场上方宜设罩棚。高温季节，骨料使用温度不宜高于28℃。
        3.3规范混凝土施工作业
        在对混凝土进行浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。其次，在混凝土裂缝防治工作中，新浇混凝土早期养护尤为重要，可保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温入模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。
        在大体积混凝土作业时应优先选用水化热较低的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂；在保证设计强度等级的前提下，适当降低水胶比，减少水泥用量；降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差，控制混凝土内外的温度；如有必要可设置后浇带，分次浇筑混凝土，以减少外应力和温度应力；还可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。
        3.4采取科学的混凝土裂缝补救措施
        随着施工经验的发展，现在混凝土裂缝修补的方法有很多如：表面处理法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法等。其中，表面处理法括表面涂抹和表面补贴法；表面涂抹适用范围是桨材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝；表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。而灌浆嵌缝封堵法的应用范围相对较广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。它的三种方法可以单独使用，也可以同时使用。例如桥梁裂的修补可先注浆，在涂膜封闭；而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜；为了防止钢筋锈蚀，混凝土受到有害离子的腐蚀，则可以采用涂膜防水处理。
        结语
        综上所述，加强对建筑结构设计中控制裂缝的措施的探讨，意义重大。相关工作人员需要明确当前商品混凝土裂缝控制现状，在此基础上提出科学的控制建筑裂缝的措施，合理控制现场稳温度，严把材料质量关，规范混凝土施工作业，采取科学的混凝土裂缝补救措施。
        参考文献
        [1]黄金钰.建筑结构设计中控制裂缝的措施探讨[J].工程建设与设计，2018，392（18）.