建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)分析

盤方鳳

【摘要】 普遍存在的房屋裂縫問題，已引起有關(guān)單位及各級領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。該工程雖然結(jié)構(gòu)超長，但考慮到建筑物的整體性及美觀性等原因，整個(gè)結(jié)構(gòu)不設(shè)永久伸縮縫，只能部分設(shè)置后澆帶。因此，必須采取合理的技術(shù)措施，避免超長結(jié)構(gòu)因環(huán)境氣溫變化、水泥水化熱以及混凝土收縮變形等因素造成的混凝土結(jié)構(gòu)開裂。另外，本工程結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，在變截面部位收縮拉應(yīng)力會產(chǎn)生應(yīng)力集中，極易造成開裂。鑒于工程的復(fù)雜性和技術(shù)難度，本工程采用補(bǔ)償收縮混凝土等綜合技術(shù)措施，來控制結(jié)構(gòu)有害裂縫的產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】 建筑工程；結(jié)構(gòu)裂縫控制；成因與對策

一、工程概況

該工程建筑面積41667.2m2， 高度44.8m， 地面以上十一層，采用鋼筋混凝土框架- 抗震墻結(jié)構(gòu)，梁板平面最大邊緣尺寸為154.7m×37.4m，梭形辦公樓部分最大尺寸為141.45m，后辦公樓最長為128m，為超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

二、裂縫的成因與對策

混凝土構(gòu)筑物開裂是一種普遍現(xiàn)象，它是長期困擾建筑工程技術(shù)人員的世界性難題。近代科學(xué)關(guān)于混凝土的宏觀、微觀的研究和工程實(shí)踐都說明：混凝土開裂是絕對的，不裂是相對的。雖然開裂難以完全避免，但它卻是能夠控制的，采取一些技術(shù)措施完全可以將裂縫的危害控制在一定范圍。

混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因很多，但歸納起來有兩類：變形引起的裂縫和受力（荷載）引起的裂縫。變形裂縫其實(shí)也是應(yīng)力導(dǎo)致開裂，起因是結(jié)構(gòu)首先要求變形，當(dāng)變形得不到滿足才引起應(yīng)力，應(yīng)力超過混凝土強(qiáng)度才會開裂。據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，建筑工程中混凝土的開裂，由變形變化（溫度、收縮、不均勻沉降等）引起的開裂約占總數(shù)的80% 以上，由荷載引起的裂縫不足20%。在變形引起的開裂中，最主要的因素是溫度的變化（如環(huán)境氣溫變化、水泥水化熱、太陽輻射等）、混凝土收縮（自身收縮、失水干燥干縮、碳化收縮、塑性收縮等）和地基變形（如膨脹地基、濕陷地基、地基差異沉降等）。

由此可見，本工程主要應(yīng)解決變形性、重點(diǎn)是伸縮性的開裂。在變形中最重要是解決收縮問題。因?yàn)榛炷潦且环N脆性材料，拉壓強(qiáng)度比很低，即抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度很低，在受到鋼筋或鄰位結(jié)構(gòu)限制的情況下，混凝土膨脹時(shí)內(nèi)部受壓，不易開裂，而在收縮時(shí)內(nèi)部受位，很容易開裂。

本工程為超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁板最大邊緣尺寸為154.7m，不設(shè)伸縮縫，且結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，梁板處于地上，由于氣候（溫度、濕度）變化，混凝土結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮、干燥收縮以及水泥水化熱所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力都很大，如何控制因冷縮和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)開裂，將成為施工技術(shù)的關(guān)鍵。

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，針對開裂不同的成因采取相應(yīng)的技術(shù)措施：

1、混凝土收縮

混凝土收縮包括混凝土自身隨齡期的收縮、失水干縮、碳化收縮、塑性收縮等，針對于此。（1）采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，即在普通混凝土中摻加一定比例的膨脹劑。膨脹劑在水化過程中產(chǎn)生適度膨脹，在鋼筋及鄰位的約束下，在混凝土中建立一定的預(yù)壓應(yīng)力，這一應(yīng)力可部分抵消混凝土在收縮時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止或減少混凝土構(gòu)件的開裂。

（2）設(shè)置一定數(shù)量的膨脹加強(qiáng)帶、后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)澆筑，后澆帶在主體結(jié)構(gòu)封頂、且主體結(jié)構(gòu)澆筑完畢42 天之后澆筑。

（3）從材料角度入手，嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)，選用低收縮原材料，如C3A 較高的水泥、較低含泥量的砂石以及合理的砂石級配、高減水的外加劑，降低用水量和水泥用量，配制出自身收縮較小的混凝土。

（4）梁、板裂縫的主要原因是混凝土收縮，因此對這些部位重點(diǎn)做好保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，降低失水干縮，具體措施：麻袋片覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土過早失水造成干縮開裂。

（5）混凝土的塑性收縮發(fā)生在早期，在終凝前其表面用木抹子和鐵抹刀搓壓，防止或減少龜裂現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2、環(huán)境溫度變化

（1）在超長梁板混凝土澆筑后，外圍采用臨時(shí)或永久遮蓋措施，表面覆蓋保溫，降低熱脹冷縮，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

（2）外露的主體結(jié)構(gòu)在施工階段暴露在空氣中的最大長度滿足規(guī)范的要求。（3）屋頂設(shè)置保溫隔熱層。屋面層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)適當(dāng)提高配筋率，細(xì)而密的鋼筋配置有利于抵抗溫度應(yīng)力并防止開裂。

3、水泥水化熱

本工程首層梁板施工正直盛夏，再加上水泥水化熱引起的溫升，混凝土內(nèi)部溫度將會很高。這樣梁板結(jié)構(gòu)固化后隨著環(huán)境氣溫降低，將會產(chǎn)生極大的降溫收縮，極易產(chǎn)生裂縫。

結(jié)合本工程特點(diǎn)，采取以下技術(shù)措施：

（1）水泥水化熱造成溫升，這樣固化后的混凝土降溫過程中會產(chǎn)生較大的冷縮和溫差拉應(yīng)力，而混凝土抗拉強(qiáng)度低、變形能力小，很容易開裂。在混凝土中摻入膨脹劑，使其產(chǎn)生適度的膨脹，用以抵消混凝土結(jié)構(gòu)的部分冷縮，從而可以減輕或避免溫差裂縫的出現(xiàn)。

（2）在混凝土中摻入適量的緩減水劑，目的是為了延遲水泥水化熱的釋放速度，同時(shí)熱峰也會有所降低；而且此類減水劑還可提高混凝土的流動性，有利于運(yùn)輸和泵送；同時(shí)能夠避免連續(xù)澆筑混凝土過程中的冷接縫問題，降低滲漏隱患；另一方面，減水作用可以節(jié)約水泥用量，從而降低造價(jià)，且水泥用量越少，水化熱就越低，溫差裂縫就越少。

（3）摻入粉煤灰或礦渣等活性混合材，取代部分水泥，可以降低水泥水化的發(fā)熱量，減少溫度應(yīng)力，減輕裂滲的出現(xiàn)。

4、不均勻沉降

地基變形諸如膨脹地基、濕陷地基、地基差異沉降等通過打樁加以解決。

5、荷載引起的開裂

通過結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算，采用適宜的配筋措施和混凝土標(biāo)號來解決。

6、后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置：本工程自首層至屋頂設(shè)置兩條后澆帶，寬度1000mm。從平面結(jié)構(gòu)圖來看，后澆帶將結(jié)構(gòu)分為3 段，中段長度達(dá)58.8m，兩側(cè)每段長度47.95m。

在施工期間，對于每段樓板，由于干縮和冷縮，造成樓板內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，其內(nèi)應(yīng)力沿樓板長度方向的分布是不均勻的，端部（即靠近后澆帶的部位）內(nèi)應(yīng)力最小，位移量最大；越靠近樓板中部收縮拉應(yīng)力越小，收縮拉應(yīng)力最大的是變形不動點(diǎn)處的樓板，對于對稱結(jié)構(gòu)，該點(diǎn)位于樓板的中部。

據(jù)此，膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置如下：

中段（2-6 和2-18 之間）58.8m，膨脹加強(qiáng)帶中心線位于2-12 軸跨中1/3 處，其寬度2～3 米，帶兩側(cè)架設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，目的是為防止兩側(cè)混凝土流入加強(qiáng)帶。施工時(shí)，帶外側(cè)用小膨脹混凝土（外側(cè)摻ZY 膨脹劑8-10%），澆筑到加強(qiáng)帶時(shí)改用大膨脹混凝土（“加強(qiáng)帶”內(nèi)摻10-12%），到加強(qiáng)帶另一側(cè)時(shí)，又改為小膨脹混凝土澆筑。

一些特殊部位按后澆膨脹加強(qiáng)帶處理，如：前后樓連廊、2-1 軸左側(cè)、2-23 軸右側(cè)等一些變截面部位、這些部位待兩側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完畢7 天以后用大膨脹混凝土回填，終凝后加強(qiáng)帶保濕保溫（蓋麻袋澆水）養(yǎng)護(hù)14 天以上。

三、結(jié)束語

該工程主體結(jié)頂后，由建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、質(zhì)檢、建材院等有關(guān)單位對該工程共同進(jìn)行了驗(yàn)收，未發(fā)現(xiàn)任何有害裂縫。說明采用ZY混凝土超長結(jié)構(gòu)無縫施工新技術(shù)應(yīng)用是成功的。它取消了永久伸縮和雙墻雙柱結(jié)構(gòu)，保證了結(jié)構(gòu)的整體性，增加了有效空間，使大樓更加美觀大方、宏偉壯觀，大大簡化了施工工藝，縮短了工期，保證了工程質(zhì)量，結(jié)構(gòu)不裂不滲，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，受到工程各方的一致好評。

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