淺談高層建筑混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

宋海龍

【摘 要】高層建筑工程施工與混凝土施工密不可分，混凝土施工不規(guī)范，或者是受到外界環(huán)境等因素的影響，會致使混凝土產(chǎn)生裂縫，倘若不及時妥善處理，當(dāng)裂縫發(fā)展到一定程度之后，混凝土內(nèi)部的鋼筋就會處于裸露的狀態(tài)，引起銹蝕情況，繼而影響到整個高層建筑工程的安全性、耐久性。本文從以下幾個方面圍繞著高層建筑混凝土裂縫的成因與治理展開論述。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；混凝土；裂縫；成因

1高層建筑混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1混凝土材料的原因

混凝土是一種由砂、石、水泥、水及其他外加劑、礦物摻和料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料，因為在建筑中材料起決定性的作用，對材料有兩方面的嚴(yán)格要求：一是材料的質(zhì)量，如在混凝土結(jié)構(gòu)中，應(yīng)選用水化熱較低的水泥作為主要的施工材料，這樣能夠降低由于水泥水化熱引起的溫度裂縫；砂、石的粗細程度會影響混凝土的強度；外加劑和摻合料會影響混凝土的硬化速度；二是為了提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，會將水泥、砂子、石子和鋼筋一起混合，然而水泥的用量和鋼筋配置的多少也會對裂縫產(chǎn)生一定的影響。因此，在配置混凝土?xí)r，所有材料的用量并不是越多越好，要有專業(yè)人員進行計算、配比，否則會引起很多問題，要根據(jù)施工現(xiàn)場情況，考慮所有因素，計算出各種材料最合適的配合比。

1.2混凝土的設(shè)計原因

第一，工程師設(shè)計結(jié)構(gòu)不規(guī)范。工程師在設(shè)計時由于工作疏忽，將錯誤的數(shù)據(jù)計算到載荷中，或者忘記計算一些位置的載荷，導(dǎo)致這些部位的載荷要求達不到標(biāo)準(zhǔn)。另外，工程師因為沒有足夠的現(xiàn)場經(jīng)驗，在進行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，沒有考慮到現(xiàn)場環(huán)境及溫濕度對混凝土的實際影響，最終都會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。第二，配合比設(shè)計不合理。工程師在配合比設(shè)計過程中，對于水泥、石子和沙等規(guī)格、型號、選擇不正確，就會產(chǎn)生混凝土在攪拌完成后保水能力過大的問題，大大增加了混凝土的收縮能力，最終造成混凝土裂縫的產(chǎn)生。第三，結(jié)構(gòu)頂部設(shè)計不規(guī)范。以建筑設(shè)計為例，建筑頂部設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循結(jié)構(gòu)力學(xué)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在實際設(shè)計時，為了達到美觀的效果，將建筑物頂部設(shè)計成懸挑、長短柱、異形等結(jié)構(gòu)造型，違背了結(jié)構(gòu)力學(xué)的設(shè)計原則，導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

1.3溫度裂縫

當(dāng)外界環(huán)境的溫度變化過大時，具有較大體積的混凝土就會產(chǎn)生裂縫問題。此時混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫的原因是其內(nèi)部各種材料在攪拌、振搗、凝結(jié)的過程中，外界環(huán)境的溫度與混凝土的溫度逐漸形成了較為緊密的聯(lián)系。換成另外一種說法就是，當(dāng)外界環(huán)境的溫度迅速升高時，混凝土的溫度也會有著較大幅度的升高，這時由于內(nèi)部混凝土硬化產(chǎn)生大量的熱，與混凝土外部環(huán)境溫差較小，裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于外部環(huán)境的高溫導(dǎo)致混凝土拌合物中的水分、空氣快速逸出導(dǎo)致。當(dāng)外界溫度迅速降低時，由于內(nèi)部混凝土硬化產(chǎn)生大量的熱，與混凝土外部環(huán)境溫差較大，裂縫產(chǎn)生的原因主要是內(nèi)部混凝土受熱膨脹、外部混凝土遇冷收縮導(dǎo)致，這時混凝土內(nèi)部就會出現(xiàn)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫。除此以外，外界環(huán)境的濕度也會對混凝土的干縮產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.4塑性收縮裂縫

混凝土自縮程度是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一，而配合比及原材料選擇的合不合理又直接關(guān)系到混凝土自縮的程度。配合比不合理或未按合理的配合比拌制混凝土，均會對混凝土的自縮程度造成影響，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，例如當(dāng)混凝土水泥用量和用水量越高，混凝土的自縮程度就越大，裂縫也就越容易產(chǎn)生。原材料不一樣，混凝土的自縮程度也不一樣，例如：鋁酸鹽水泥和早強水泥的自縮值較大，而中熱、低熱水泥的自縮值較小，礦渣水泥后期的自縮值較大。水泥的細度對自縮值也有影響，較細的水泥在早期表現(xiàn)出較大的自縮速度。

2高層建筑混凝土裂縫的治理措施

2.1優(yōu)選原材料

第一，水泥。選用低水化熱的水泥，不宜選用硅酸鹽水泥。如，選用粉煤灰水泥、火山灰水泥、礦渣水泥、復(fù)合水泥等。在混凝土施工中，將冷卻水管埋設(shè)到混凝土內(nèi)部，用于降低大體積混凝土內(nèi)部溫度。第二，粉煤灰。選用質(zhì)量合格的粉煤灰摻入水泥中，利用粉煤灰水化熱比水泥低的特性，減少混凝土硬化時內(nèi)部溫升。同時，粉煤灰還具備減水性，可在保證混凝土性能不變的前提下減少單位用水量，進而減小混凝土單位體積的收縮量，可以有效的減少收縮裂縫的產(chǎn)生。第三，減少粗骨料的比表面積。選用較大粒徑的骨料，如中粗砂中，通過摻入適量的粗骨料，可以減少水泥和水的用量。當(dāng)粗骨料運至施工現(xiàn)場之后，要在現(xiàn)場搭設(shè)遮陽棚，避免粗骨料受太陽直射產(chǎn)生過高溫度。在攪拌之前，應(yīng)用冷水沖洗骨料，降低骨料自身溫度。第四，外加劑。選用性能良好的減水劑摻入到混凝土中，減少混凝土中的水泥和水的用量，避免混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生。

2.2合理規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

工程師在進行設(shè)計工作時，要對建造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力問題進行模擬分析和研究，嚴(yán)格管控符合標(biāo)準(zhǔn)要求的小面積混凝土裂縫。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理規(guī)范，并分析每個部件的受力情況，有助于提升建筑結(jié)構(gòu)的總體剛度和安全性能。在設(shè)計跨度較大的建筑結(jié)構(gòu)時，必要的時候可以采用沉降縫的設(shè)計。同時，建筑結(jié)構(gòu)不易復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)堅持簡單性原則，也要考慮到對相鄰建筑物產(chǎn)生的影響。為了保證混凝土建筑高品質(zhì)，工程師在設(shè)計時需要綜合考慮到許多因素，例如現(xiàn)場地質(zhì)特征、環(huán)境條件及溫濕度條件等，才能有效避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.3溫度裂縫處理措施

為了避免溫度應(yīng)力引起的裂縫，可以采用溫度控制和優(yōu)化約束的方法對其進行處理。控制溫度的方法有以下幾點：首先，優(yōu)化骨料的分類，減少混凝土中水泥的用量，例如選擇干貧混凝土，添加混合材料，如添加增塑劑或空氣滯留劑；其次，控制澆注混凝土?xí)r的溫度驟降，攪拌過程中不得隨意加水，混凝土一般不采用礫石；在夏季由于高溫，澆注混凝土?xí)r應(yīng)降低澆注層的厚度，以利于混凝土表面熱量的快速散失，同時還可以在混凝土中采用冷卻水管冷卻；在冬季，由于溫度很低，混凝土表面必須采取隔熱保溫措施：采用科學(xué)劃分、流水施工和分層分塊的方式進行澆筑，主要目的是為了防止混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫差；在澆筑完成后，要嚴(yán)格按照養(yǎng)護條件對其進行養(yǎng)護。

2.4降低荷載

在進行混凝土施工的過程中，荷載也是產(chǎn)生裂縫的一個重要原因。在實際的施工過程中，施工技術(shù)人員和設(shè)計、監(jiān)理人員一定要注意控制荷載，注意避免由結(jié)構(gòu)應(yīng)力所引起的裂縫。除此之外，為了減少建筑工程中內(nèi)部出現(xiàn)混凝土的裂縫，首先就要做到篩查裂縫可能出現(xiàn)的部位以及裂縫的基本形式，判斷有沒有可能受到其他外界因素的影響等；其次注意混凝土澆注過程中骨料位置，由于骨料也十分容易下沉，有可能會造成沉陷裂縫和塑性裂縫。為了避免在其他施工工序作業(yè)期間對沒有完全凝結(jié)的混凝土造成沖擊或震動，可以控制好時間在混凝土初凝或終凝前的這段時間進行第二次抹壓處理，對控制裂縫產(chǎn)生具有比較好的效果。通常狀況下，在混凝土施工完工一天之后就可以進行分批次的輕卸、輕放或者是分散的放置材料，也可以在新澆筑的混凝土的表面鋪設(shè)一些舊的木模板，從而降低混凝土自身需要承擔(dān)的荷載，并最終減小樓板出現(xiàn)裂縫的可能性。

3結(jié)束語

為了解決高層建筑工程混凝土裂縫多的問題，切實提高建筑工程的施工質(zhì)量，需要仔細對可能影響工程質(zhì)量、容易出現(xiàn)裂縫的因素進行分析。通過加強設(shè)計與施工等方面合作的強度，讓設(shè)計緊緊地抓住影響施工質(zhì)量的因素，并且列入設(shè)計考慮范圍。通過對影響因素科學(xué)、合理的分析，制定出能夠有效減少裂縫的優(yōu)化設(shè)計方案，施工現(xiàn)場嚴(yán)格落實針對混凝土裂縫的各項防治措施方案，進而提高建筑物整體的安全性、耐久性。

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（作者單位：煙臺萬華節(jié)能工程科技有限公司）