混凝土結構裂縫的控制措施

河北拓樸建筑設計有限公司，河北 石家莊 050051

1 控制建筑工程裂縫的重要性

我國在20世紀80年代加大了基礎設施建設和發展，開始涌現出大批大規模建筑，這就促使我國建筑材料市場對混凝土的需求顯著增加。很多研究者加大了對混凝土技術研究的力度，越來越重視裂縫問題的分析和預防。根據裂縫危害特點可以將混凝土裂縫分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種類型，其中危害最為嚴重的是貫穿裂縫，其會影響建筑結構的穩定性和安全性。如果不及時處理表面裂縫，則會持續發展形成深層裂縫，甚至進一步形成貫穿裂縫。因此，無論是何種裂縫，施工人員和維護人員都要給予充分的重視，避免裂縫發展威脅建筑結構的安全。

2 混凝土裂縫類型及產生原因

2.1 施工期間產生的裂縫

（1）溫度應力裂縫。當前很多建筑采用的是大體積混凝土結構，在澆筑過程中，混凝土會產生水化作用，進而造成內部溫度升高，如果無法及時降低內部溫度，那么混凝土結構內外溫差會變大，其結構會發生熱脹冷縮。當內部溫度升高，混凝土膨脹收縮程度較大，那么會導致拉應力持續增加，當拉應力超過混凝土抗拉強度極限值就會產生混凝土裂縫問題。（2）塑性收縮裂縫。混凝土完成澆筑后需要及時進行養護，如果養護工作不到位，那么很容易出現表面水分散失過快，導致結構體積變化過程中混凝土收縮抵抗強度無法滿足收縮應力要求，進而發生塑性收縮裂縫。

2.2 使用期間產生的裂縫

（1）不均勻地基沉降導致的裂縫。在建筑建成后會受到地下水等多方面因素的影響而發生一定的沉降，如果沉降不均勻就容易出現應力分布不均，進而造成裂縫問題的出現。地基不均勻沉降可以在前期勘察設計階段加強控制，做好上部結構的設計安排，提高設計方案質量。（2）溫度裂縫。受氣候、氣溫等因素的影響而形成的裂縫，此類裂縫多見于門窗洞口角部。（3）鋼筋銹蝕裂縫。銹蝕的鋼筋會導致建筑結構局部體積發生膨脹，進而造成混凝土內部壓力增加，裂縫會沿著鋼筋方向產生，甚至會出現混凝土結構剝落的問題。（4）荷載裂縫。建筑結構設計階段會設置一個荷載值，如果后期建成的建筑在使用中自重、外部荷載增加，或者設計不合理，就會在拉力或者彎矩作用下導致混凝土構件發生裂縫。

3 裂縫的危害性

3.1 降低剛性

隨著裂縫嚴重程度的增加，工程結構變形會越來越大，進而降低整個結構的剛性，同時在高壓作用下，建筑工程結構疲勞度會降低。

3.2 降低抗剪能力

整個建筑工程結構的剛度會受裂縫的影響而出現下降的情況，抗剪強度也會出現降低的情況，這和整個建筑結構受到橫截面嚴重裂縫影響有著直接關系。橫截面可為建筑結構提供抗剪力，抗剪作用也會隨著橫截面面積的減小而降低，并且裂縫和橫截面積的減小還會降低工程結構抗剪能力。

3.3 降低強度

混凝土裂縫會出現混凝土剝落、露筋等問題，使得空氣中的水分、二氧化碳等會侵蝕混凝土和鋼筋等內部結構，進而導致其內部結構發生變質、強度降低等問題，隨著裂縫的增大，整體建筑的耐用性會逐漸降低，對項目驗收后的使用產生嚴重影響，甚至威脅建筑結構的安全。

4 建筑結構設計中的裂縫控制措施

4.1 工程裂縫實例

某辦公樓為現澆混凝土框架結構，樓長55.3m，地下室沿樓寬度方向外擴兩跨地下車庫，寬度為13.2m。地下車庫上面設計覆土厚1.2m，頂板厚0.13m，中間橫向設置一道伸縮后澆帶。該樓于2018年8月準備在車庫頂板進行防水層施工時，發現車庫頂板存在裂縫，裂縫垂直于地面方向，樓板和梁均發生開裂，如圖1所示。

圖1 車庫頂板裂縫位置圖（單位：mm）

分析其產生裂縫的原因如下：

（1）荷載因素。車庫區域的頂板產生裂縫，由于頂層沒有覆土并且沒有重物碾壓等荷載，因此裂縫產生的原因排除了承載力方面的問題。

（2）沉降因素。因為主樓區域和車庫區域的地基分別為復合地基和天然地基，兩者之間用沉降后澆帶進行隔離并且之前沒有澆筑混凝土，加上地下車庫存在裂縫，但是主樓區域只有橫向的裂縫而沒有樓板等裂縫，裂縫的分布規律不符合沉降不均勻原因造成的裂縫，因此排除沉降原因。

（3）溫度因素。因為沒有按照設計要求覆土，所以地下車庫頂產生裂縫很可能和施工期間的溫度有關。由于地下車庫施工處于炎熱的夏季，表面溫度達到70～80℃，而且沒有及時覆土，溫度過高，地下室溫度較低，一般為20～30℃，樓板的上下溫差較大，因此裂縫發生的原因跟溫度有關。另外，因為沒有利用抵抗溫度應力的鋼筋進行車庫區域的厚板頂板設置，所以造成無法應對溫差造成的拉應力，進而出現裂縫。

4.2 裂縫控制措施

（1）避免和降低溫度應力產生。選用分層澆筑的方法澆筑混凝土能夠有效降低發生溫度裂縫的概率。分層澆筑是澆筑完成一層混凝土后再澆筑下一層混凝土，直到完成所有的澆筑工作。目前很多施工隊伍都會采用分段澆筑方式，澆筑從最底層開始，澆筑一定距離后，返回澆筑第二層，如此反復，直到完成所有澆筑。混凝土另一澆筑方法為斜面分層法，該方法在斜坡面坡率為30%以下的建筑物中適用，對于長度超過厚度三倍的建筑物可以選用該澆筑方法。不過，工作人員在澆筑過程中應注意控制好施工縫，澆筑需要盡快在下一層初凝前完成，從而避免發生施工縫。在養護過程中，通常需要灑水進行混凝土表面溫度控制。裸露于室外的外墻、車庫頂板等混凝土更容易干燥，當其強度達標后需要盡快完成防水施工并且盡快回填覆土，如果不能及時完成，應做好灑水、覆蓋草簾等處理措施，避免樓板溫度內外溫差過大出現溫度裂縫。

（2）有效釋放溫度應力。根據混凝土施工規范要求以及環境和變形能力的不同需要合理設置變形縫，因為變形縫不利于使用功能的提升，所以很多單位忽略了這一施工技術，這將不利于建筑結構整體穩定性和安全性的提升。如果實際施工長度較大，那么需要將后澆帶設置在中間位置，通常設置30m左右的間距、800m左右寬度的變形縫，在樓板和梁的1/3處設置變形縫，在后澆帶徹底分開后，需要合理搭配墻體、板、梁和鋼筋等結構。如果主樓和裙房存在較大的高度差，那么需要將后澆帶或者沉降縫設置在中間位置，從而降低基礎沉降裂縫發生的概率。

（3）增強結構的抵抗變形能力。利用UEA或CSA混凝土外加劑補償收縮特性是膨脹加強帶應用的主要原理，可以達到超長鋼筋混凝土結構無縫施工的效果。在具體施工中，膨脹混凝土要采用比澆筑混凝土高一級的混凝土，在建筑物混凝土收縮應力最大的位置設置膨脹混凝土，以此達到提高混凝土密實度的目的，從而提升混凝土強度、防滲性能等。該工程可以設置寬2m的膨脹加強帶，采用補償收縮混凝土做好加強帶和帶內外施工，通過利用膨脹劑達到控制混凝土過度膨脹的目的。在澆筑帶內、帶外混凝土時，充分利用混凝土補償收縮的作用，控制好內外預壓力，通常按照0.5～0.7MPa的預壓力進行施工。

（4）合理選擇材料和施工養護。商品混凝土是當前各個地區建筑工程建設中的主要材料，商品混凝土原材料容易獲得，生產工藝也較為成熟，當前很多生產商使用了計算機等自動化、智能化技術進行控制，有效地提高計量準確度，實現檢驗的高效性和準確性，有助于保證混凝土的質量。由于8h內摻加減水劑的混凝土會出現較大的收縮情況，初凝后幾小時內也容易發生裂縫，因此在施工中，需要在初凝后充分做好混凝土養護，及時灑水、覆蓋草簾等，降低內外溫差和水分散失速度。

5 結束語

混凝土裂縫會直接影響建筑結構的安全穩定，對建筑結構的使用產生不良影響，相關工作人員需要加強對裂縫控制方面的重視。為了提高混凝土建筑的整體性和質量，應考慮多方面因素，不斷優化施工方案，從而降低混凝土裂縫的發生概率，提高整體混凝土施工質量水平。