高層建筑混凝土裂縫的成因分析與控制措施

杜興亮

(河南財政稅務高等專科學校，河南 鄭州 451464)

隨著城市建設用地成本的不斷增加及建筑技術的快速發展，近年來高層建筑占新建房屋建筑工程中的比例逐年遞增，但時在高層建筑中，建筑物裂縫問題較中低層建筑物更為突出，由此引起的質量糾紛不斷發生，而且均反映強烈，問題的解決也比較困難。

引起高層建筑混凝土構件產生裂縫的原因是多方面的，如混凝土組成材料的特性、建筑結構的設計、混凝土的配制、澆筑養護以及后期使用等，這些因素中都很容易產生裂縫。從混凝土的組成及硬化機理上講，混凝土構件出現裂縫是不可避免的，但裂縫的產生，從建筑美觀來說，會受到影響，同時還可能產生滲漏，就會影響建筑物的使用功能，影響混凝土結構的耐久性，造成二次裝飾裝修損壞;裂縫的發展影響到結構構件的承載力和安全，甚至會危害到人身安全，造成生命財產不可估量的損失。對于一般業主而言，他們不具備混凝土結構的相關專業知識，對混凝土結構中肉眼可見的裂縫(寬度一般不小于0．05mm)往往就懷疑到房屋得安全性，懷疑地基基礎與主體結構的質量，也會產生不必要的糾紛。因此，分析高層建筑結構中混凝土構件裂縫產生的部位、原因，并在此基礎上提出相應的解決措施已是高層建筑設計、施工所面對的一個重要課題。

一 高層建筑結構中混凝土構件裂縫產生的主要部位

現澆混凝土結構工程項目出現裂縫是經常出現的問題，福建省建筑科學研究院曾對104個常見裂縫進行了調查研究，分析數據結果表明:最常見的是樓板出現裂縫，占工程項目總數的71．15%，梁中出現裂縫的工程占工程項目總數的24．04%，大部分是屋面梁中出現的裂縫，此外，高層建筑基礎底板出現的概率也較高。因此，高層建筑基礎底板和上部結構樓屋面板，是混凝土構件出現裂縫的主要部位，應是防治裂縫的主要控制部位。

二 高層建筑基礎底板的裂縫分析

目前在高層建筑基礎設計中，筏板基礎或較厚的地下室底板較為常見，高層建筑中的筏板或基礎底板為主要的受力結構，整體性要求高，一般一次性整體澆筑。在這些構件的施工過程中，經常會出現很多裂縫，按照大體積混凝土施工規范(GB50496－2009)的定義，這些構件屬于大體積混凝土構件，國內外大量工程實踐表明，大體積混凝土裂縫主要由于在施工過程的溫差過大而引起。

大體積混凝土澆筑后，由于水泥的消化反應釋放大量熱量，因為其體積很大，水泥水化熱集聚在內部，不容易散發，混凝土的內部溫度將明顯升高，這樣混凝土的內外形成溫差，在混凝土的外表面產生拉應力，在混凝土的內部產生壓應力，混凝土剛澆筑，其強度低，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就產生裂縫。在大體積混凝土凝固的后期，水化熱逐漸減少，溫度逐漸降低，由于地基或基礎的約束作用，新澆筑混凝土不能自由收縮變形，從而產生溫度應力，當該溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，便形成溫度裂縫。當溫差過大，產生足夠大的溫度應力時，裂縫可能沿構件貫通，形成貫穿裂縫，構件的整體性、耐久性和防水性遭到破壞，從而影響正常使用。通過以上分析，在體積混凝土產生裂縫的關鍵原因在于溫度梯度的形成，因此要想控制大體積混凝土構件的裂縫產生，就必須進行合理的溫度控制，使因溫差產生的拉應力小于同期混凝土抗拉強度的標準值，從而有效抑制裂縫的產生。

三 樓屋面混凝土板的裂縫分析

上部結構的混凝土板常見裂縫形狀有斜裂縫、縱橫向裂縫、沿預埋管線走向的裂縫，都有其鮮明的特征。斜裂縫是樓板出現裂縫比例最高的，通常與板邊呈45度，斜向裂縫多出現在兩側山墻端跨板角，多數是沿樓板厚度貫穿性裂縫;縱橫向裂縫一般于長向中部大跨度開間板跨中;沿預埋管線走向的裂縫般未貫穿樓板，一般出現在板的上面或下面。

調查分析表明，樓屋面混凝土板產生裂縫的原因溫度應力、混凝土收縮、設計不合理及施工不當引起。

(一)溫度應力引起的裂縫

房屋建筑中的混凝土板多為超靜定結構，在超靜定結構中，構件的變形是受其周圍構件的約束的，即不能自由變形，當外界溫度顯著變化時，由于混凝土板可能與周圍構件的線膨脹系不一樣，從而二者的變形也不一樣，但是由于二者在結構中相互約束，因此變形小的構件阻止變形大的構件的變形，在二者間產生應力，即變形小的構件受拉，變形大的構件受壓，當變形小的構件所受拉力大于其抗拉強度時便產生裂縫。

(二)混凝土收縮引起

從混凝土的微觀角度看，由于水泥的存在，水泥水化后應后體積會變小，因此混凝土有自生收縮的特性，其硬化后體積也會變小，可以說收縮應力在混凝土中無處不在。

(三)設計不合理

由于設計的差錯，諸如出現混凝土強度、構件截面及配筋不滿足設計要求的情況;有些建設單位，如房地科開發商，考慮成本控制造價，對設計單位在設計過程的鋼筋含量進行限值，導致鋼筋用量偏小，更容易出現裂縫;還有如設計計算錯誤、配筋不當等原因。

(四)施工不當引起

施工不當引起混凝土結構裂縫的具體原因種類繁多，諸如板面負筋踩踏、混凝土振搗不當、盲目趕工期等因素，其實質只是混凝土中原始缺陷遭受外力、收縮、溫差等作用在施工過程中以裂縫形式出現而已，應根據具體工程的實際情況加以分析。

四 高層建筑中混凝土結構裂縫的控制措施

針對以上對高層建筑混凝土構件產生裂縫的原因分析，控制其裂縫產生，抑制裂縫的發展，可采取以下措施。

(一)設計措施

1．嚴格按照混凝土結構設計規范(GB50010－2002)的規定進行設計，根據構件的使用要求，如有裂縫控制要求或有必要時，依照有關裂縫控制的要求來驗算構件的抗裂性能及裂縫寬度。

2．在混凝土結構設計方面，要充分考慮工程的使用要求和設計荷載，還應充分考慮如施工荷載等偶然作用和非設計工況所引起的效應，并且要在相關部位采取合理的防裂構造措施。

3．加強重點部位的防裂措施，主要對于易出現裂縫的平面不規則或平面有凹凸的混凝土板，以及構件剛度差異大的部位，要加強防裂措施，比如加強配筋、通過設置變形縫將不規則板分割成規則形狀、外墻保溫等。

4．編制設計文件，對于控制混凝土裂縫措施要說明并用詳圖標注明確，設計深度，便于施工單位進行施工。

(二)施工措施

1．施工現場應建立健全工程質量保證體系，編制施工方案應有控制混凝土裂縫的具體技術措施。

2．大體積混凝土施工，應嚴格按照規范(GB50496－2009)進行施工，做好混凝土的測溫措施。

3．施工現場應加強混凝土原材料的質量控制，加強進場驗收，及時取樣送檢，針對具體工程要有條件的選擇相應的混凝土組成材料，比如大體積混凝土應優先選用水化熱較小的水泥。

4．在施工過程中，對現澆混凝土結構的模板體系，要編制相應的施工方案，準確計算相應的荷載，使其有足夠的承載力、剛度和穩定性，避免構件由于支撐體系不穩而出現裂縫。

5．嚴格控制施工質量，尤其是鋼筋的施工質量，鋼筋位置要放置準確，更不能不少放或漏放，防止澆搗混凝土時結構中受力鋼筋移位。

6．混凝土板、墻中的預埋管線應置于受力鋼筋內側，當板厚較薄時，應在其外側加置防裂鋼筋網片。混凝土板、墻中的預留孔、預留洞周邊應配有足夠的加強鋼筋并保證足夠的錨固長度。

7．嚴格控制混凝土配合比，并做好現場的計量工作，加強混凝土坍落度的檢測工作。

8．混凝土構件施工前，應結合工程的具體情況，有針對性的編制具有指導性的混凝土澆注方案，混凝土振搗要密實，施工縫的留置應符合設計要求。

9．混凝土澆筑后應采取有效的養護和保護措施。澆注后應及時做灑水或保溫等養護措施，混凝土強度未達到1．2MPa前，不得上人踩蹋、安裝模板及支架或施加其他荷載。

10．對受力較大或容易產生裂縫混凝土構件，除采用以上措施外，還可根據工程需要摻入一定量的纖維來控制混凝土結構的裂縫，如鋼纖維、碳纖維等。

11．以大體積混凝土，為避免裂縫出現可采用合理選用材料、降低水泥水化熱、控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度、延緩混凝土降溫速率、控制水灰比、減少混凝土的干縮等控制措施。

五 結語

混凝土構件的裂縫是高層建筑施工中常見的質量通病，有效地預防和控制混凝土構件的裂縫，不僅可以改善其外觀，還對提高建筑物的耐久性和使用功能有極其重要的作用，因此在高層建筑混凝土結構的設計和施工中應引起足夠的重視，預防產生工程質量事故，避免引起較大的經濟損失。

［1］田江永．關于混凝土裂縫的探討［J］．科技信息，2009．(12)

［2］王寧，喻春華．建筑物裂縫成因分析及預防［J］．河南科技，2010，(14)

［3］盧家海．淺析混凝土結構裂縫的原因及處理方法［J］．山西建筑，2010，(32)