建筑結構設計中混凝土裂縫的防治探究

畢瑩 索楠

1. 青島能源設計研究院有限公司 山東 青島 266035；

2. 青島環境工程設計院有限公司 山東 青島 266035

1 建筑結構設計中混凝土裂縫的主要危害

①致使鋼筋銹蝕，破壞混凝土的粘連性。在鋼筋混凝土建筑中，鋼筋包裹在混凝土中，不易生銹，由于混凝土的pH值呈弱堿性，對鋼筋也起到一定的保護作用。但是，混凝土結構裂縫的出現，導致鋼筋與混凝土結構分離，鋼筋失去混凝土堿性環境的保護，與水分和空氣接觸，特別是在高濕度環境中，加速了鋼筋表面的腐蝕，進而影響混凝土結構的性能和耐久性。此外，鋼筋的腐蝕也會對混凝土裂縫產生作用，削弱鋼筋與混凝土之間的黏結力，容易在鋼筋方向形成較大的裂縫。此外，在濕氣和空氣的作用下，鋼筋的腐蝕程度將加深，建筑物的支撐功能將完全喪失。如果不采取有效措施及時補救，將直接導致建筑物倒塌。②嚴重破壞混凝土結構，造成建筑物倒塌。一旦建筑物出現裂縫，水很容易沿著裂縫進入建筑物。如果此時再加上極端天氣，如發生冰凍災害，裂縫中的水會結冰，體積會在裂縫中膨脹，從而對裂縫產生向外的膨脹力，使裂縫的寬度和深度繼續增大，破壞混凝土結構。如果不及時修復，任其發展，就會形成有害的裂縫，嚴重影響建筑物的結構性能、使用功能和耐久性，甚至直接導致建筑物倒塌，對社會和人民的人身財產安全構成威脅[1]。

2 建筑結構設計中混凝土裂縫問題的原因

（1）發生沉陷裂縫。在施工過程中，當混凝土構件不能自然均勻下沉時，會出現沉降裂縫，嚴重影響建筑物的施工。這種混凝土裂縫問題與自然災害的發生有很大關系。建成的房屋在使用過程中，長時間浸泡在污水或雨水中，會發生整體沉降，從而導致沉降裂縫的發生。沉降裂縫的發生與混凝土的質量有著重要的關系，也與建筑物的位置有著直接的關系。因此，在建筑施工過程中，必須對建筑物的位置進行評估，從而確定合適的施工方法，這樣才能更有效地提高我國的建筑質量。

（2）混凝土干縮裂縫。在建筑的實際施工過程中，混凝土硬化過程中會發生水分蒸發，導致混凝土表面干燥收縮。當這種收縮發生到一定程度時，就會使混凝土產生裂縫，導致建筑物的結構變得破舊。這種裂縫一般發生在混凝土表面，且發生深度不太深，對建筑物的危害遠小于前兩種裂縫。但這種裂縫會直接影響建筑物的使用，并會大大縮短其使用壽命。因此，當裂縫較淺時，可以忽略不計，但如果裂縫達到5mm，必須采取適當措施加以改善，以免對建筑物的施工和使用造成更嚴重的影響。

（3）溫度引起的混凝土裂縫。一般情況下，由溫度引起的混凝土裂縫非常罕見，通常是由于混凝土所在區域溫差過大，施工人員的養護措施沒有及時落實所致。溫度引起的裂縫有多種原因。最重要的原因是有兩個主要原因。一是季節與晝夜溫差較大時，會導致混凝土溫度裂縫，這在實際施工過程中非常多。大型工程的施工期將跨越多個季節，在熱脹冷縮過程中會導致混凝土產生裂縫，而且施工人員沒有根據天氣和溫度的變化改變混凝土的配比，也沒有采取適當的養護措施施工過程中的混凝土裂縫。另一個主要原因是施工過程中混凝土外層與水泥釋放的熱量之間的溫差較大，這種情況下產生的裂縫遠比其他情況深，施工過程中發生的概率也遠高于其他情況。因此，這種情況應該引起更多的關注。

3 混凝土裂縫的防治對策

（1）結構設計。從結構設計上采取相應措施控制裂縫：①荷載分布應均勻：根據周圍地質環境的實際情況，從地基結構的穩定性分析應力，保證地基結構不會發生不均勻變形或沉降；②合理的平面設計：保證其符合平面規則，減少凹凸表面對混凝土的影響。③合理配筋：如掌握配筋率，施工配筋設置。

（2）混凝土材料及配合比。①混凝土材料應嚴格按照國家有關行業規范和標準，不得選用劣質材料；②在選擇水泥時，應選用實際工程性能較高的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。提供耐熱、耐水、耐腐蝕、水化熱低、干縮小的水泥。③在骨料的選擇上，應盡量選擇孔隙率小、級配好、中砂干凈的骨料。④在混凝土配合比的過程中，應嚴格按規定進行相應的設計，并計算出水泥與水的相應比例，以提高混凝土的強度和抗滲性。

（3）溫度控制。溫度對混凝土有很大的影響。如果施工人員能夠控制混凝土內部溫度，就可以減少混凝土裂縫的可能性，從而保證混凝土內部的水分不會迅速流失。混凝土澆筑作業前，施工人員應先在混凝土內部埋設熱電耦合溫度計，觀察混凝土內部溫度的升降，然后通過一些科學有效的保溫措施控制混凝土周圍的溫度。例如，在混凝土表面覆蓋兩層農用薄膜，以達到保溫效果。在保溫過程中，施工人員還應注意保持混凝土表面清潔，及時清除雜物。保溫工作完成后，施工人員應用水沖洗混凝土，保持混凝土干燥，并嚴格監督各項技術的實施，以提高混凝土的穩定性和適用性。

（4）建設和外部因素。考慮到施工過程中天氣對裂縫的影響，應避免在惡劣天氣下施工。注意溫度的控制，避免溫差過大造成問題。同時，還應注意混凝土的現場養護。施工人員應盡量減少表面混凝土的暴露時間，并及時用篷布和塑料布覆蓋混凝土外露表面，防止表面水分蒸發，保證現澆混凝土施工質量。混凝土終凝后應立即養護，以控制施工現場混凝土的坍落度。

4 結束語

在現澆混凝土建筑結構的設計過程中，要考慮其荷載作用、建筑的平面和空間結構、工程材料等外部構件的選擇以及澆筑后的養護工作。隨著社會科學技術的發展，新型可替代材料不斷涌現。工程設計人員應主動按規范采取各種防治方案和更合理的設計施工措施，確保裂縫寬度在一定的可控范圍內，從而達到在建筑結構設計中預防和控制混凝土裂縫的目的。