房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制探討

馬國平

（浙江科欣工程設(shè)計咨詢有限公司 浙江杭州 310015）

0 引言

現(xiàn)澆混凝土是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計位置處澆灌入模、成型、密實(shí)和硬化的混凝土，在一定程度上能夠確保結(jié)構(gòu)的完整性，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，適當(dāng)加快施工進(jìn)度。近些年來，建筑行業(yè)的競爭越來越激烈，趕工期抓質(zhì)量成為建筑公司增強(qiáng)競爭力的有效手段。現(xiàn)澆混凝土因其優(yōu)越性而被廣泛應(yīng)用于各類建筑，但同時其質(zhì)量問題也被各方關(guān)注。現(xiàn)澆混凝土的施工程序基本都在現(xiàn)場完成，其裂縫的控制很難做到，而裂縫的數(shù)量以及深度對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的壽命，包括穩(wěn)定性、安全性、極限荷載能力等都有著比較大的影響。控制裂縫的形成和大小可謂十分重要。

1 裂縫的種類和形成原因

1.1 裂縫的種類

1.1.1 混凝土收縮徐變產(chǎn)生的裂縫

現(xiàn)澆混凝土在澆筑完成后會有一個凝結(jié)硬化期，混凝土本身是由石灰、骨料以及一些其他添加劑混合而成，當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化是形成混合料包裹較大的骨料，而混凝土在攪拌時不可能將各部分混合完全均勻，再加上骨料的沉降等原因?qū)е禄炷羶?nèi)部會產(chǎn)生隱藏的細(xì)小裂縫。而在現(xiàn)澆混凝土表面會因?yàn)楸砻嫠稚⑹л^快，也會因收縮產(chǎn)生較小的裂縫。

1.1.2 荷載裂縫

混凝土構(gòu)件的整個使用過程中都是帶有裂縫的。由現(xiàn)澆混凝土澆筑而成的混凝土構(gòu)件大部分是梁和柱這一類的，它們本身就是房屋結(jié)構(gòu)中承受豎向荷載和水平荷載的構(gòu)件，在使用過程中一般都是帶著裂縫工作的。一部分較深的裂縫便是荷載過大造成小裂縫擴(kuò)大。

1.1.3 溫度裂縫

當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化的時候，其內(nèi)部也在進(jìn)行著化學(xué)反應(yīng)，凝結(jié)硬化的過程也是放熱的過程，在此過程中，熱量過大而無法散出時，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉應(yīng)力，就會在內(nèi)部產(chǎn)生溫度裂縫。同時，外界溫度與混凝土內(nèi)部水化熱散發(fā)時的溫差達(dá)到25℃以上時很容易產(chǎn)生裂縫。

1.2 裂縫產(chǎn)生的一些原因

1.2.1 水灰比的控制

混凝土在攪拌之前就應(yīng)該設(shè)計好水灰比，水灰比過大的構(gòu)件容易產(chǎn)生干燥裂縫，水灰比的設(shè)置不符合構(gòu)件的要求時，混凝土構(gòu)件一受到長期的荷載作用時就容易產(chǎn)生裂縫。同時如果水灰比過大，水泥用量過多便會在凝固時造成上面所說的水化熱過大產(chǎn)生深層裂縫。

1.2.2 施工速度過快

現(xiàn)在的工程中為了降低成本，大都會想方設(shè)法縮短工期，因而施工的速度便大大加快，尤其是立體式施工的現(xiàn)在，施工的各個階段被打亂，多個施工隊(duì)同時進(jìn)行建設(shè)工作，彼此之間經(jīng)常被催促著完工，因而出現(xiàn)混凝土的攪拌不夠充分，各原材料的投放比例不嚴(yán)格的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法保證施工的質(zhì)量。

1.2.3 后期養(yǎng)護(hù)方法不合理

混凝土的凝結(jié)硬化是一個長期的過程，澆筑結(jié)束后，為了使其能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，就必須對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。模板支撐剛度不夠、過早拆模以及過度干燥等，導(dǎo)致在凝結(jié)過程中混凝土產(chǎn)生了裂縫。在養(yǎng)護(hù)期間，混凝土構(gòu)件需要在一定的溫度和濕度條件下保持較長的一段時間才能夠確保設(shè)計時想要其達(dá)到的強(qiáng)度和承載力。

2 控制裂縫的措施

2.1 采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

預(yù)應(yīng)力混凝土是為了防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件過早出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在構(gòu)件使用之前，預(yù)先給混凝土一個壓應(yīng)力，在后期受力時能夠抵消受拉區(qū)構(gòu)件所受的力，限制了混凝土的伸長，延緩或者不使混凝土產(chǎn)生裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土近些年來逐漸應(yīng)用于各類較大跨度的結(jié)構(gòu)中，如車庫會議廳等。這種措施是從受力的角度來對裂縫進(jìn)行控制，其本身的極限承載力并沒有改變。在缺少柱支撐的地方使用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，減少了裂縫的產(chǎn)生，從而保證結(jié)構(gòu)的安全性，，增長結(jié)構(gòu)的壽命。

2.2 設(shè)計之前的充分準(zhǔn)備

房屋結(jié)構(gòu)中設(shè)計的混凝土構(gòu)件參數(shù)是確定的，其本身的正常使用承載能力和極限承載能力是在設(shè)計之初就確定下來的，后面的措施都是保證這個參數(shù)的最終實(shí)現(xiàn)，因此，在設(shè)計之初就對裂縫進(jìn)行控制最有效。

各類建筑對裂縫的要求不同：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫，一般要求不出現(xiàn)裂縫，可出現(xiàn)少數(shù)微小裂縫。這一點(diǎn)在設(shè)計時就要清楚明白，設(shè)計時所要澆筑的構(gòu)件應(yīng)承受的荷載是確定的，再應(yīng)對此確立一個波動的范圍作為構(gòu)件設(shè)計的參照。混凝土雖然受力鋼筋的面積是確定的，但是應(yīng)以直徑較小間距較密為原則，受力鋼筋的配置要盡量合理，可適當(dāng)提高構(gòu)件的配筋率，較長的構(gòu)件箍筋和彎起鋼筋不能缺少。其次是保護(hù)層的設(shè)置，保護(hù)層不能夠過厚，若保護(hù)層過厚，在構(gòu)件受到較大荷載作用時一側(cè)混凝土?xí)粔簤模硪粋?cè)會容易被拉壞。再者要選用合適的混凝土強(qiáng)度等級，混凝土強(qiáng)度等級越高，水泥用量就會越多，水灰比越大，出現(xiàn)裂縫的可能性更大。現(xiàn)澆板的尺寸一般較大，其強(qiáng)度等級不宜大于C30。而各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間因?yàn)橄嗷ソ佑|傳遞荷載等原因，它們的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)盡量接近。最后是放眼整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建筑平面應(yīng)盡量規(guī)則，在結(jié)構(gòu)變化較大的地方應(yīng)適當(dāng)增加配筋，同時按照規(guī)范要求控制房屋的長度，當(dāng)房屋長度超出規(guī)范規(guī)定的數(shù)值之后，設(shè)置變形縫和溫度縫。

2.3 支模和澆筑

確保模具剛度足夠，在設(shè)計底模和支架時應(yīng)提前計算好施工時需承受的荷載，混凝土澆筑后必須留有足夠長的時間來養(yǎng)護(hù)，在沒有達(dá)到拆模強(qiáng)度時，不得減少模板的支架。若要加快施工速度，可在混凝土配料上做文章，加入減水劑等加快混凝土的凝固。施工速度必須有科學(xué)的組織和安排，不可一味追求速度。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際認(rèn)真編制澆筑方案，科學(xué)確定澆筑的順序和方向，按照規(guī)范要求留置施工縫，在條件允許的情況下?lián)饺霚p水劑，減少水泥用量和用水量，采用低水灰比的混凝土減少混凝土的收縮，同時能夠減少水化熱防止內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微裂縫。澆筑完成后注重抱養(yǎng)，保證混凝土表面的濕潤，維持較好的溫度濕度條件，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

2.4 大體積混凝土裂縫的控制

現(xiàn)代建筑中經(jīng)常用到大體積混凝土施工，大體積混凝土的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)敦實(shí)，混凝土量大施工要求較高。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分為兩類：①混凝土收縮引起的裂縫，一般是表面裂縫危害不大；②溫度應(yīng)力引起的裂縫，容易形成深層裂縫。

在大體積混凝土施工時：①要盡量減少水泥水化熱，如摻入粉煤灰可替代部分水泥，既降低了水泥水化熱，又減少了水泥的用量；夏季施工時采用冰水拌和和混凝土輸送管道全程撒冷水等措施。②進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期不少于14d，使得混凝土硬化時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小于其本身的抗拉強(qiáng)度。③采用分層分段法澆筑混凝土，分層振搗密實(shí)來使混凝土的水化熱盡快散失。

3 結(jié)語

裂縫的控制對房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性穩(wěn)定性有著極其重要的作用。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計和建造時，根據(jù)相應(yīng)的裂縫控制等級做出統(tǒng)籌安排，嚴(yán)格按照建筑規(guī)范來進(jìn)行鋼筋的配置、混凝土強(qiáng)度等級的選取、水灰比的確定和構(gòu)件厚度的控制；施工過程中混凝土混合均勻，澆筑時盡量振搗密實(shí)，保證內(nèi)部不出現(xiàn)氣泡，同時關(guān)注水化熱的問題。如此，構(gòu)件的裂縫才能最大程度的得到控制。在建筑工作中要竭力保證建筑的質(zhì)量，裂縫的控制尤為重要，不能只貪圖施工進(jìn)度。