混凝土結構設計中裂縫控制措施的研究

呂志爐 中國瑞林工程技術股份有限公司

1 前言

在建筑結構中混凝土材料是使用最為廣泛的建筑原材料，雖然混凝土材料的實際應用價值較高，但是該材料較為容易受到外界因素的影響而產生裂縫，這些裂縫的產生不僅會影響到建筑本身的穩定性和安全性，同時也會對人們的財產和生命安全帶來較大的威脅。因此，必須要加強對建筑結構設計中裂縫問題的重視，明確其產生的原因，并且采取相應措施對其加以控制，以便為整個建筑工程結構的質量提供保障。

2 建筑結構設計中裂縫的類型

2.1 沉降裂縫

沉降裂縫是建筑結構設計裂縫中較為常見的類型之一，其特點是中間寬、兩側窄，多數出現在結構的梁板交匯、梁柱交匯、變截面等位置，且裂縫的深度可達到鋼筋的表層。通常其上部結構梁柱會產生受彎、受剪裂縫，具體表現為斜裂縫、豎向裂縫。

2.2 收縮裂縫

收縮裂縫通常會在施工的過程中產生，中間寬兩端細且長短不一，分布的樣式呈現出多邊形的狀態或是互相平行排布。裂縫間距大小在幾厘米到十幾厘米之間。裂縫在產生的初期階段特征較為淺顯，隨著時間的推移會出現連續裂縫，對整個建筑工程質量的影響越來越大。

2.3 溫度應力裂縫

溫度對混凝土的影響非常大，也是導致裂縫產生最為直接的因素之一。由于施工過程中晝夜溫差較大、室內外溫差較大、混凝土結構表層散熱過快等因素，導致混凝土表面及其內部所產生的應力大小不同，外表面應力過大就會導致裂縫的產生。該類型的裂縫走向沒有一定規律，縱橫交錯呈現出龜紋狀，在表面、深層都可能存在，雖然沒有其他類型的裂縫那樣明顯，但是其對建筑整體的安全穩定性產生的影響不可忽視。

2.4 其他類型裂縫

除了上述三種類型的裂縫之外，在施工過程中還有很多因素都會導致裂縫問題的出現，例如荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫等。荷載裂縫主要由于構件外部荷載導致本身強度性能超負荷產生的裂縫，裂縫通常會貫穿構件。混凝土徐變裂縫是在荷載作用下隨時間增長而不斷增加的變形，通常有拉伸徐變、動徐變、橫向徐變等，對整個建筑質量產生較大影響。

3 建筑結構設計中裂縫產生的原因

3.1 結構設計原因

由于結構設計中存在漏洞問題是導致裂縫產生的主要原因之一，特別是對于沉降裂縫來說，由于地基持力層選取不合理、地基沉降計算不準確，使得其不均勻沉降而導致裂縫出現。同時，在對建筑結構設計的過程中，由于設計人員設計經驗不足、計算有誤、設計過程中參數誤差等方面因素的影響，使得結構設計內容沒有貼合工程的實際情況，在尺寸設計、荷載設計、應力設計等基本參數設計方面存在一些細小的漏洞問題，當其與工程實際情況不相符的時候，就會導致荷載作用下結構受力裂縫的產生。

3.2 材料選擇原因

材料本身的質量問題也是導致裂縫產生的主要原因之一，任何類型的裂縫都與材料質量有著直接關系。建筑材料本身都具有一定的塑性、伸縮性，能夠在一定程度上降低裂縫產生的概率。但是，如果材料本身的質量不合格或是在存放的過程中發生了質變，當其塑性發生變化之后，其混凝土整體結構就會發生了變化，就會產生裂縫。

在當前的建筑結構設計中，部分單位為了追求更多的經濟效益，反而忽略了對材料本身質量的有效把控，進而使得材料本身的質量原因導致裂縫問題出現，得不償失，且會對整個建筑工程的質量帶來較大負面影響。

3.3 溫度變化原因

溫度裂縫的產生是由于溫度變化而導致的。在建筑結構設計過程中，混凝土受到溫度的影響非常大，由溫度引起的裂縫也是較為常見的問題。混凝土本身具有明顯的熱脹冷縮特點，溫度的變化會對其產生較大影響。

目前我國所使用的混凝土的線性膨脹系數為1×10-5/℃，當混凝土內外部溫差較大的時候就會產生壓應力、拉應力，而當拉應力的強度大于混凝土本身抗拉強度時，就會導致裂縫產生。如果沒有采取有效措施來應對溫度的變化，會導致裂縫情況更嚴重。

3.4 施工工藝原因

施工因素也是導致建筑結構設計產生荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫、收縮裂縫的主要原因之一。在施工過程中，由于施工荷載、構件截面、材料強度、初始應力、齡期、水膠比、坍落度及養護等原因，部分施工人員所使用的施工工藝和方法與施工流程及相關標準之間有著一定的差距，甚至有存在盲目性施工的情況，這樣就會導致混凝土結構出現裂縫，進而影響了建筑結構的穩定性。

4 建筑結構設計中裂縫的控制措施

面對建筑結構設計中存在的裂縫問題及其產生的原因，為了有效避免裂縫問題對整個結構的質量產生影響，應當要采取針對性措施對裂縫進行有效控制。

4.1 結構設計控制

從近些年的建筑結構設計整體情況來看，預應力結構可有效控制荷載作用裂縫、混凝土徐變裂縫、收縮裂縫、溫度裂縫等，以此來避免結構設計施工中的不合理之處而導致的裂縫問題。在現有的設計模式和施工水平之下，對地基基礎進行合理設計、提高基礎及其整體剛度、控制地基不均勻沉降，可有效控制地基沉降裂縫。

此外，為了避免結構設計不合理而導致裂縫的產生，還應當要以相關規范和標準為基礎設置后澆帶、膨脹加強帶。后澆帶設置的主要目的是解決不能夠設置伸縮縫的位置，同時也對建筑前期固結敏感土質的沉降差問題有著較好的解決作用。但是后澆帶的存在并不能夠有效解決溫度原因所導致的裂縫問題。

而對于膨脹加強帶來說，其主要是能夠適當代替施工周期較長的后澆帶，其主要是在將膨脹劑摻入到混凝土中，使得混凝土膨脹產生預壓力，抵消溫度應力，避免出現裂縫，對于一次成型的超長結構來說較為適用。

4.2 嚴格選擇材料

面對材料本身質量問題所導致的裂縫問題，應當要對材料進行嚴格篩選，控制好原材料的質量，使其滿足工程相關標準和國家的規定要求。

第一，面對材料質量參差不齊的情況，相關單位應當要加強對原材料質量的進一步監督與控制，制定更加詳細的原材料管理制度對材料的質量進行全面化的控制，嚴格要求相關管理人員對材料質量進行監督與管理。

第二，在材料采購的過程中，要重視材料本身的質量，例如沙子本身的含泥量，選擇性價比較高的材料，并且利用材料管理系統來對材料的運輸情況進行跟蹤管理，并且在現場對材料進行有效管理，保證材料本身的質量。

第三，隨著材料市場的發展，越來越多的新材料出現并應用于建筑過程中，因此，要加強新型節能環保材料的應用，提升材料的整體性能，降低裂縫發生的概率。例如：在現澆混凝土中加入適量纖維材料，例如尼龍纖維、聚丙烯纖維材料等，一方面保證混凝土結構的牢固性，另一方面能夠有效減少裂縫的發生概率。

4.3 合理控制溫度變化

溫度對于混凝土結構的影響非常大，合理控制溫度能夠有效降低溫度導致的裂縫產生概率，并且在最大限度上滿足后續施工對質量的需求，提高建筑結構的質量。

第一，要嚴格控制水泥的投料，施工人員要嚴格制定施工方案，盡量減低水化熱所帶來的影響，例如在混凝土攪拌之前使用冷水進行沖刷碎石，進而減少熱量的產生。

第二，在混凝土澆筑的方式和時間上加以控制，以此來降低溫度對混凝土產生的影響。例如，將澆筑作業避開炎熱的夏季、嚴寒的冬季等極端天氣，且在澆筑過程中盡量采取相應的溫度控制措施。如果在結構中出現了大體積混凝土，則需要適當安裝冷卻裝置來做好相應的養護工作，降低內外應力以及溫度差，進而降低裂縫產生的概率。

此外，為了避免因溫度而導致的裂縫問題出現，除了要對混凝土進行覆蓋、澆水等方式進行均勻散熱之外，還應當設計好屋面保溫層、外墻隔熱層等保溫隔熱環節和措施，降低日常使用過程中溫度對混凝土結構產生的影響。

4.4 優化施工工藝

為了有效降低施工過程中各個施工行為導致裂縫的出現，應當對施工工藝進行適當優化，通過規范化施工工藝來提高施工現場對裂縫的處理和防護水平。在施工期間，應嚴格控制施工荷載、構件截面、材料強度、齡期、水膠比、坍落度，并對結構構件進行合理的養護。

施工單位應充分理解和熟悉設計圖紙，并應掌握現場實際情況和工程特點，做好合理的施工計劃，對特殊工程做好相關施工論證，避免施工工藝問題不合理而導致結構產生裂縫。此外，隨著科技的發展，新材料、新工藝不斷涌現，工程中也會采用越來越多更加先進的施工工藝、設備、新材料，因此能更好地控制好工程中的各種裂縫問題，從而可為業主提交更多高質量的建筑產品。

5 結束語

綜上所述，在建筑結構設計的過程中，由于受到溫度、施工、材料以及設計等多個方面的因素，使得建筑結構出現了裂縫問題。針對不同原因導致的裂縫問題，應當通過合理的方式來對裂縫進行有效處理，合理控制溫度、優化施工工藝、控制材料的質量并加強設計，為整個建筑結構的質量以及穩定性提供保障。