結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計中控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分析與研究

邢剛

中工武大設(shè)計研究有限公司 湖北 武漢 430070

根據(jù)調(diào)查顯示，高層建筑的施工期間風(fēng)險要平均高于使用期。鋼筋混凝土作為施工建筑中的主要材料，是建筑中多見的結(jié)構(gòu)形式。在建筑工程中遇到的混凝土裂縫問題也比較多見，因此，分析和研究混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因，以便在設(shè)計過程中把控，在施工過程中進一步改進，完善甚至避免。

1 建筑工程中混凝土施工裂縫問題成因分析

1.1 施工操作不當(dāng)導(dǎo)致的混凝土施工裂縫問題

不恰當(dāng)?shù)氖┕な墙ㄖ谢炷凉こ坛霈F(xiàn)裂縫問題的直接因素，施工人員在工程建設(shè)過程中未能嚴(yán)格遵循設(shè)計圖紙要求，嚴(yán)格符合施工驗收規(guī)范，使得混凝土結(jié)構(gòu)工程在施工振搗、澆筑、養(yǎng)護、施工堆載等環(huán)節(jié)存在瑕疵或不規(guī)范操作，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量往往難以保證。目前，較明顯的施工不當(dāng)行為是過載和負(fù)載擾動。

1.2 混凝土收縮變形導(dǎo)致的混凝土施工裂縫問題

混凝土材料的穩(wěn)定性和均勻性是防止混凝土施工收縮變形的重要因素，材料的選擇和水灰比控制不當(dāng)，混凝土?xí)霈F(xiàn)明顯收縮不同，導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)。不同類型的水泥用于混凝土施工過程中配置混合成型過程中存在不同的收縮，當(dāng)材料收縮性能和混凝土工程的需求不匹配時就會出現(xiàn)收縮裂縫以及在混凝土水化反應(yīng)作用下，材料內(nèi)部會出現(xiàn)收縮效應(yīng)，然后出現(xiàn)收縮變形、當(dāng)收縮應(yīng)力超過混凝土剛度水平時會有相應(yīng)的收縮裂縫。

1.3 環(huán)境溫差導(dǎo)致的大體積混凝土施工裂縫問題

混凝土結(jié)構(gòu)的施工體積較大，在混凝土固體成型過程中存在較多熱量，而這部分熱量不能迅速釋放到外部，造成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的蓄熱現(xiàn)象，最終內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表示出的溫差過大[1]。一般來說，建筑工程混凝土澆筑2 d后，其內(nèi)外溫差達(dá)到極端，溫差結(jié)構(gòu)變形是最大的。溫度超過25攝氏度后，將形成混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫，這對建筑結(jié)構(gòu)損害是很嚴(yán)重的。

2 建筑工程大體積混凝土施工裂縫控制措施研究

2.1 混凝土配比

為了降低溫度對混凝土裂縫的影響，在施工過程中混凝土配比應(yīng)選用低水化熱水泥模型，以便控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)蓄熱。為此可優(yōu)選低熱礦渣硅酸鹽、中熱硅酸鹽等類型的水泥，同時在滿足設(shè)計水灰比的前提下降低水泥用量；細(xì)骨料應(yīng)首選Ⅱ區(qū)中沙，從而減少水和水泥的用量；粗骨料應(yīng)該選擇5～20軋機連續(xù)級配碎石，混凝土材料的收縮變形控制；摻和料使用可選擇添加粉煤灰，降低水化熱，增加混凝土和易性，提升整體剛度水平，延遲溫度升高峰值出現(xiàn)時間；使用材料添加劑，如減水劑、膨脹劑等，降低混凝土材料收縮應(yīng)力水平，增強混凝土抗裂能力。

2.2 大體積混凝土溫度及工藝控制

首先是溫度控制。大體積混凝土施工過程中，連續(xù)測量反應(yīng)溫度，并建立合理的溫度測點，對內(nèi)部和外部的混凝土結(jié)構(gòu)，保溫材料，等部分進行測量并記錄總結(jié)結(jié)果，最后通過得出的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采取相應(yīng)的措施[2]。混凝土溫度測量數(shù)據(jù)應(yīng)該是全面的，配送中心和表面點位置應(yīng)完全覆蓋混凝土結(jié)構(gòu)，測量信息保持完整連續(xù)，可以充分體現(xiàn)結(jié)構(gòu)溫度特性，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持溫度控制工作，抑制溫度裂縫。假設(shè)在混凝土澆筑質(zhì)量分層中薄壁冷卻水管，根據(jù)安排的冷卻溫度測量數(shù)據(jù)，冷卻水管在使用前測試水域，以確保溫度控制的有效性。為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)應(yīng)變計進行溫度應(yīng)力檢測，應(yīng)變計沿水平方向布置檢測水平方向應(yīng)力分量。

其次是工藝控制。大體積混凝土施工環(huán)節(jié)中，控制裂縫問題的關(guān)鍵在于溫差梯度控制，在進行混凝土澆筑施工前，應(yīng)根據(jù)工程實際情況進行施工組織設(shè)計，全面計算安排結(jié)構(gòu)劃分、澆筑次序、砼材料流向、澆筑參數(shù)、工序銜接等內(nèi)容；澆筑過程對混凝土溫度進行全面控制，嚴(yán)格控制振搗時間，移動距離和插入深度，保證振搗密實，嚴(yán)防漏振和過振，確保混凝土均勻密實；澆筑后對大體積混凝土表面較厚的水泥漿進行必要的處理，一般澆筑后3到4小時內(nèi)初步用木長刮尺刮平，混凝土初凝之前，用鐵滾筒碾壓兩遍，再用木抹子搓平壓實，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護。

2.3 大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)高度重視混凝土結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，為保證工程建設(shè)需求與質(zhì)量達(dá)標(biāo)，應(yīng)降低工程體量，降低整體水化熱水平。

其次，研究表明，溫度應(yīng)力作用依賴于結(jié)構(gòu)邊界層對建筑結(jié)構(gòu)施加載荷作用，因此在大體積混凝土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)重視邊界約束條件的優(yōu)化，在溫度應(yīng)力影響作用明顯的地質(zhì)條件下，應(yīng)針對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置滑動層，以此削弱溫度應(yīng)力約束作用施加的載荷，避免載荷過大形成的裂縫問題。

最后，還應(yīng)重視采取有效的合理的構(gòu)造措施，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間。

3 結(jié)束語

總之，混凝土施工技術(shù)是當(dāng)前建筑工程常見的應(yīng)用技術(shù)形式，施工人員在進行混凝土裂縫的預(yù)防和控制技術(shù)的分析時，不僅應(yīng)嚴(yán)格確保混凝土施工的強度，也要確保它的溫度和穩(wěn)定性，對原材料進行配置時實行實施監(jiān)督，進行質(zhì)量檢測，嚴(yán)格控制絕熱溫度，并進行實時維護，改善混凝土施工的質(zhì)量。本文分析了建筑大體積混凝土施工裂縫問題的原因，提出了相應(yīng)的對策，以期為工作人員提供一定的參考價值和借鑒意義。

[1] 杜金軍.試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2017,(14):1218-1218.

[2] 寧強.大面積地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的裂縫控制措施分析探討[J].中外建筑,2010,(7):160-161.