淺談高層建筑混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

褚健 姚紅霞

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑逐漸成為現(xiàn)代城市的重要部分之一。混凝土又作為高層建筑主要的結(jié)構(gòu)形式，影響著整個建筑工程質(zhì)量、壽命及安全性，所以混凝土的質(zhì)量好壞受到業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。混凝土本身是一種非均質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥和水組成。而結(jié)構(gòu)中常出現(xiàn)開裂問題，裂縫會大大降低抗?jié)B能力，直接導(dǎo)致耐久性的下降。而高層建筑混凝土產(chǎn)生裂縫的因素多種多樣，本文就當(dāng)前我國高層建筑混凝土產(chǎn)生的裂縫的原因進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：高層；裂縫；機(jī)理

一、緒論

我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城鎮(zhèn)化三十多年來，步伐不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致城市建設(shè)用地用房趨于緊張，由此帶動建筑業(yè)逐漸往高層發(fā)展。混凝土的原料豐富、工藝簡單、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好等優(yōu)點使它成為建筑工程最常用材料之一。而高層混凝土施工由于大體積混凝土澆筑施工規(guī)模大、工期長、施工難度高，普遍存在很多質(zhì)量問題，裂縫就是最為常見的問題之一。

混凝土裂縫是結(jié)構(gòu)由內(nèi)外因素共同作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化，一旦開裂，會使結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低。

混凝土以水泥為膠結(jié)材料，大約已有百年歷史，隨著新型混凝土的不斷研發(fā)，增加了很多添加劑的高性能混凝土已得到較廣運(yùn)用。混凝土本身是帶裂縫工作的，但裂縫超限會影響美觀；會對結(jié)構(gòu)造成影響：工程滲漏、鋼筋銹蝕、保護(hù)層剝落、強(qiáng)度耐久性和可靠性降低；更會危及整體結(jié)構(gòu)。隨著大體積高層建筑混凝土的澆筑，裂縫問題又?jǐn)[到了人們面前。

高層建筑混凝土的裂縫問題是學(xué)者們爭討的焦點，由于受設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)等多方面因素影響，混凝土在一定程度上仍會出現(xiàn)裂縫問題。本文就當(dāng)前我國高層建筑混凝土產(chǎn)生的裂縫的原因進(jìn)行分析與研究。

二、高層建筑混凝土裂縫原因分析

（一）水化熱原因

混凝土內(nèi)熱基本來自于水化過程中的水化熱，它使內(nèi)溫攀升并且積聚在混凝土內(nèi)部不易散去，而外部散熱條件好、散熱快。于是產(chǎn)生過大的內(nèi)外溫差，在塊體中隨機(jī)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)混凝土自身抗拉強(qiáng)度ft小于此應(yīng)力時，結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生裂縫。混凝土內(nèi)外的溫差極值，一般認(rèn)為發(fā)生在澆筑后3d～5d內(nèi)。

（二）設(shè)計方面的原因

混凝土開裂的設(shè)計方面的原因多種多樣，歸納如下：1）構(gòu)造設(shè)計中配筋率過小或箍筋間距過大，引起表面出現(xiàn)裂縫；2）未充分考慮到混凝土的收縮變形；3）施加的預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件裂縫；4）在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了節(jié)約采用變截面設(shè)計，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致構(gòu)件裂縫。

（三）混凝土材料原因

1）混凝土施工配合比沒達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計配合比。級配不當(dāng)?shù)墓橇蠈?dǎo)致塊體表面麻面、蜂窩，最終導(dǎo)致混凝土自身強(qiáng)度下降，降低結(jié)構(gòu)安全。

2）攪拌混凝土力度控制不當(dāng)，拌和時間少，致使坍落度不達(dá)標(biāo)，并產(chǎn)生離析現(xiàn)象，混凝土的和易性、保水性都不合格，降低混凝土的質(zhì)量，也會給施工造成極大的問題。

3）混凝土中含泥量超標(biāo)，導(dǎo)致了混凝土粘合性差，強(qiáng)度下降，混凝土在凝結(jié)后出現(xiàn)裂縫。

（四）混凝土施工及養(yǎng)護(hù)原因

1）混凝土的攪拌時間沒達(dá)標(biāo)，攪拌材料的比例也未達(dá)到設(shè)計要求，易產(chǎn)生裂縫；2）養(yǎng)護(hù)時間不夠，混凝土在前期就受荷，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫；3）振搗時間、方式、強(qiáng)度不合要求，使結(jié)構(gòu)的氣泡難以排出，降低混密實性，產(chǎn)生裂縫；4）混凝土澆筑時間、高度均沒不到位，造成離析并形成施工冷縫，易產(chǎn)生裂縫；5）模板存在缺陷，成型過程中出現(xiàn)蜂窩、麻面和漏漿、變形和位移等問題，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。6）為趕工期降低技術(shù)要求，降低構(gòu)件的保護(hù)支撐導(dǎo)致裂縫。

（五）干燥收縮和降溫的原因

1）混凝土拌合水（化合水和自由水）以不同的形式存在于硬化后混凝土中。足量的化合水是保證充分水化、形成凝膠體的條件之一；足夠的自由水則是為了保證施工過程的需要。經(jīng)過水化熱水泥硬化后，化合水基本不參與交換了，剩下自由水以毛細(xì)管水、吸附、孔隙水存在。在干燥環(huán)境下，大孔隙、粗毛細(xì)孔中的自由水分蒸發(fā)一般不會引起混凝土收縮；但毛、微毛細(xì)孔中水蒸發(fā)，則在內(nèi)部逐漸形成負(fù)壓區(qū)，導(dǎo)致塊體變形收縮；之后假如還繼續(xù)干燥，結(jié)合的吸附水、晶格間水、分子層的吸附水逐一蒸發(fā)后，引起混凝土更加明顯的收縮。[6，7]

2）混凝土材料由于降溫體積收縮，但如此時外部環(huán)境的約束，如結(jié)構(gòu)邊界的外部約束等，則會在塊體內(nèi)部產(chǎn)生較大拉應(yīng)力ft，疊加其他應(yīng)力，形成超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度的主拉應(yīng)力，使的在邊界、結(jié)構(gòu)內(nèi)部等部位出現(xiàn)收縮裂縫，更有甚者出現(xiàn)通縫。大體積混凝土的溫差越大，收縮變形也就大。[7]

（六）混凝土中鋼筋銹蝕

鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕，體積膨脹，致使鋼筋周圍混凝土承受徑向膨脹應(yīng)力，出現(xiàn)裂紋，并擴(kuò)展成平行于鋼筋的縱向裂縫。導(dǎo)致鋼筋銹蝕的原因主要有：1）鋼筋混凝土保護(hù)層厚度過小，密實度差、孔隙率大，受到侵蝕類物質(zhì)的侵蝕生銹；2）混凝土碳化使得混凝土酸化，鋼筋鈍化膜遭到破壞而致銹蝕。

三、結(jié)語

本文研究的重點是高層建筑混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。主要從設(shè)計、原材料、水化熱、干燥收縮和降溫、鋼筋生銹、施工等方面著手分析原因，為將來進(jìn)一步研究高層建筑混凝土裂縫防治做理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]蓋莎.高層建筑混凝土裂縫質(zhì)量控制要點分析[J].山西建筑，2017，43（04）：126-127.

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[6]陳康寅.淺析大體積混凝土裂縫形成原因和控制措施[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2010（S1）：140-141.

[7]王適.淺議大體積混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（01）：126.