建筑結構設計中現澆混凝土裂縫的控制對策

許家村 劉慶凱

山東省紡織建筑設計院有限公司 山東 濟南 250013

引言

在建筑土建施工的整個過程中，混凝土裂縫控制的早期施工管理是最重要的部分。隨著現代信息建筑時代的到來，BIM技術日趨成熟，在許多民用建筑工程中，混凝土主體結構的網絡化施工得到更多的實際應用。近年來，土木建筑工程師在混凝土主體結構施工中引入了許多先進的建筑工程技術。通過這些技術的不斷引進，中國的民用建筑業發展迅速。

1 建筑施工結構裂縫的主要現象

在建筑項目施工中，裂縫問題一直是影響建筑質量的重要問題，也是建筑設計管理與施工管理中需要重點應對的問題。裂縫的程度不同，對于建筑項目的質量影響與壽命影響也不同，在裂縫的形式的中，有著非結構裂縫與結構裂縫兩大分類，非結構裂縫是指建筑墻體表現所出現的裂縫，不會影響建筑的主體結構，相應的對建筑的質量與安全影響也較輕，其主要原因是由于材料或是工藝所導致的。而結構裂縫的危害是相當嚴重的，意味著建筑的主體結構出現問題，或是由于強度不足導致結構出現裂縫，或是由于剛度不足出現裂縫。而且裂縫會隨著時間的推移，寬度不斷增加，裂縫的程度加深，嚴重影響建筑主體結構安全，以及其功能，最為直接的影響首先就是會出現滲漏問題。當裂縫出現，裂縫寬度加大、程度加深，以及在雨水的作用下，就會沿著裂縫不斷的滲漏進建筑內。除此之外，建筑墻體的保溫層也會相應地發生破壞，從而影響保溫能力。在這種情況下，不僅僅影響了群眾的居住感、使用感，同時也會嚴重的威脅建筑安全。隨著裂縫程度的加深，建筑的承載能力下降，主體結構發生改變，以及滲漏問題也會引發一系列的質量問題。所以，一是要在建設之初做好設計管理工作；二是要在施工過程中做好施工管理工作；三是要在竣工階段做好檢測檢驗工作，及時發現結構裂縫，并采取相應的控制與處理手段來避免裂縫問題的發生，確保建筑功能與質量[1]。

2 建筑施工結構裂縫的原因分析

2.1 溫度影響造成的結構裂縫

在建筑施工過程中，不同的建設項目由于建筑功能的需求，會對建筑進行針對性的設計，而相應的在具體的建設過程中，會應用不同的施工工藝、技術以及材料，以此來滿足建筑工程的建設需求。在工程建筑中，混凝土是十分普遍建筑材料，具有一定的優勢性，比如性價比高，強度高等。但是混凝土也同時存在著抗拉力不夠、彈性不夠、易收縮、耐久性不強等問題。并且，溫度也會以混凝土結構裂縫問題產生一定的影響，比如，在高溫天氣、低溫天氣，以及大風天氣環境下，混凝土結構在澆筑或是攤鋪時，會由于水分的蒸發過快而形成假凝現象，這就意味著，混凝土主體結構的表面與里底的砂漿實際是兩層皮。而且混凝土材料與其他的建筑材料，以及施工面之間會存在膨脹性問題，以及空隙問題，這就意味著混凝土結構的強度打了折扣，盡管在短時間內表面看不出異常，但是在時間與天氣的持續作用下，結構裂縫問題就會暴露出來。

2.2 應力下降導致的結構裂縫

在建筑結構裂縫問題中，由于預應力下降所導致的裂縫問題十分普遍。十分頑固性的裂縫問題，是由于在建筑工程施工中，混凝土結構是主流的結構施工形式。如前文所述，盡管混凝土的優勢十分明顯，但是混凝土的特殊結構決定了，如果在配比方面不合理、天氣影響、原料選擇質量不過關的情況下極易造成收縮，從而產生裂縫問題，不僅嚴重影響建筑質量，更加重要的是會導致安全隱患。混凝土存在的典型問題主要體現在幾個方面。

2.2.1 抗拉力不夠，混凝土由碎石、砂漿、水泥與水一起攪拌后硬化而成，這其中的砂石相當于骨架般起到了支撐的作用，然而也抑制了水泥的收縮。水與水泥形成的水泥漿在混凝土硬化前起到了潤滑作用，然而砂石本身具有易脆性，抗拉力不強，極易在外力的作用下開裂[2]。

2.2.2 彈性不夠，混凝土抗壓性能出色，但抗壓力強的反應就是彈性缺乏，當受力不均勻的情況下極容易開裂。

2.2.3 易收縮和變，混凝土具有明顯的熱脹冷縮特性，環境溫度的變化會導致混凝土發生收縮變化，基于前面所說的彈性不夠的特點下，容易因溫差大而收縮產生裂縫。

2.2.4 耐久性不強，這是混凝土較為常見的問題，具體表現在抗滲性、抗凍性以及抗侵蝕性三個方面，在外部溫度以及環境污染因素的影響下，混凝土保護層容易受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，從而減弱了混凝土的耐久性。所有的這些問題都會導致應力裂縫，隨著混凝土結構水分的蒸發，伸縮性發生變化，進而導致結構裂縫的產生。

2.3 沉降問題導致的結構裂縫

建筑工程從設計到落成，以及在長時間的使用過程中，必然會對地基產生持續的壓力作用，如果在建筑過程中，對于地基處理不到位的話，就會在持續重力的作用下，導致建筑物產生沉降，而在沉降的過程中，力的作用并不是均勻的，沉降時就會導致建筑物的主體受到外向后力的影響，而導致裂縫的產生。眾所周知，我國地域十分廣袤，不同地區地質不同，地表以及地度的含水量也會有差別，并且巖土的結構也會影響地質，從而對地基產生一定的影響。而這種影響最終會體現在建筑的沉降上，并且隨著沉降時間的增加，建筑物受到外向拉力不同，就地加劇沉降的速度，從而使和建筑的裂縫不斷增大，如果建筑物再受到震蕩影響，不僅僅是裂縫問題，整個樓體都會發生嚴重的安全問題，并有有可能產生十分嚴重的后果[3]。

3 混凝土結構中對于裂縫問題的應對措施

3.1 結構設計階段裂縫的控制

在建筑工程的設計過程中 ，應對建筑工程的整體受力情況以及地基的整體應變力進行全面的考量。針對建筑工程中，容易出現裂縫的環節，應加大監管力度。與此同時，還可以利用部分信息軟件，例如CAD技術，對建筑結構進行仿真實驗，模擬混凝土的澆筑施工，看其中的設計是否出現的裂縫問題，如果出現，則應進行及時的更改，確保建筑工程混凝土施工的整體質量。

3.2 施工過程中的防治

3.2.1 優化配合比。為了保證能夠有效率地提升建筑混凝土結構配合比例在設計時的合理性，應該通過綜合考量建筑混凝土結構性能和使用經濟性之間的直接關系。水化熱過高將直接導致冷凝溫度過高裂縫可能出現，為了有效解決這一技術問題，可以適當地控制降低鋼筋水泥的使用量，優化鋼筋混凝土水泥配合比，提升水泥混凝土使用質量。

3.2.2 模板施工。在各種混凝土主體施工中，應該充分結合實際施工情況，有利于針對性準確控制各種混凝土主體結構中的裂縫產生問題。在進行混凝土模板澆筑前，應該注意保證澆筑模板內部具備溫度足夠的濕潤度，模板澆筑設計和加工制作必須滿足相關技術標準，提升澆筑模板的勞動強度和結構剛度，避免出現混凝土模板澆筑制作過程中模板變形或者出現模板裂縫等問題。同時，還要合理安排控制高層拆模施工時間，確保鋼筋混凝土澆筑強度在能夠滿足實際施工要求的基礎同時，還要充分注重高層拆模施工作業過程規范化有序開展，按照既定施工順序常規進行高層拆模施工作業，提升高層模板建筑施工過程質量。

3.2.3 混凝土澆筑。在澆筑混凝土破碎澆筑施工作業中，為了有效保證澆筑混凝土破碎坍落度，需要嚴格控制遵循一些技術標準可以控制凝土振搗均勻時間，大致可以控制在40s左右，確保凝土振搗均勻，避免造成混凝土破碎離析坍落現象再次出現。同時，還要嚴格控制好鋼筋混凝土初凝前后清漿時間，選擇合理的二次高壓振搗清漿技術，有效率地清除鋼筋混凝土砂漿中的多余水分和大量氣泡，提升鋼筋混凝土基層澆筑工程質量。對于鋼筋水泥較大用量的鋼筋混凝土，應該盡可能多地降低混凝水化學過熱現象，合理設計控制水泥混凝土內外加熱溫度比的差異，預埋測溫加熱設備，降低混凝裂縫失溫問題的可能出現。

3.2.4 混凝土養護。混凝土主體澆筑管理作業養護活動完全結束后，需要及時選擇合理有效的澆筑養護管理措施，確保主體混凝土完全終凝前，混凝土澆筑表面需要始終保持濕潤干燥狀態。混凝土墻在澆筑后期，可以通過墻上覆蓋一層塑料膜或是直接灑水方式進行持續養護，養護持續時間一般控制在7d以上。同時，在防水混凝土中還應加入適量的防水緩凝劑，養護持續時間至少在14d以上。同時，混凝土施工養護使用過程中，合理配置控制建筑混凝土內部裂縫溫度，避免內外裂縫溫度值的差異變化過大，影響和達到內部裂縫發生問題的及時出現。可以這樣說，后期的現場養護管理工作對于養護工程師在整體運行質量上的影響較為深遠，需要我們予以高度重視。

3.3 應用有效的控制處理技術

為了有效控制建筑結構裂縫的產生，可以通過技術的手段來進行控制。比如，為了應對沉降問題所導致的結構裂縫，可以在地基施工時做好技術管理，尤其是做基坑施工的技術工作，這是當前建筑施工中的基本過程。例如：①根據基坑的深度、地質特點來選擇相應的地基處理措施，來提升地基的承載能力。②可以利用配筋設計來做好建筑工程的加固工作，取雙層雙向通長的方式，提升建筑物梁板的穩定性，有利于很好地掌握工程結構裂縫的出現，延長裂縫出現的時間；③在鋼筋混凝土結構的控制中，還可以進行外加劑的使用，從而降低混凝土的收縮問題。除此之外，還可以利用填充技術來對裂縫進行相應的處理，以及利用結構補強技術來提升建筑結構的承載力。

3.4 施工現場質量管理方面

想要有效降低建筑結構裂縫的出現頻率，建筑施工現場管理單位就需要切實做好建筑施工現場的澆筑施工和施工準備的管理工作。①必須嚴格對建筑施工的設計規定及建筑施工管理內容進行仔細分析，嚴苛要求，遵守各類建筑施工規章制度，不能隨意性的修改建筑工程施工項目的建筑設計方案圖紙，若必須重新進行設計圖紙的重新修改，那么建筑施工設計單位需要和修改設計圖紙相關的單位之間進行溝通或者協商，重新研究確定最佳的建筑工程方案。②在混凝土澆筑工作時，要合理的選擇使用混凝水，利用它的水動力來進行濕潤澆筑模板，并嚴苛依照模板施工工藝圖紙要求進行后面預澆帶的基層施工防水處理，降低混凝土出現裂縫的概率，提高建筑工程的整體結構質量。

3.5 通過技能培訓提升工作人員的綜合素質

在建筑工程施工過程中，為了有效控制裂縫，施工人員和設計人員的專業能力和技術水平非常重要。如果相關人員的專業能力和技術水平不合格，在建設項目的施工過程中會出現裂縫，經常會出現一些差錯，給施工單位造成嚴重損失。首先，在材料的使用上，如果施工人員的專業能力和技術水平不合格，可能會導致偷工減料或材料消耗過多的現象，造成浪費，為后續的施工工作和裂縫埋下很大的隱患。其次，在施工過程中，如果施工人員的專業能力和技術水平不高，對施工設備的了解和掌握不夠，會在一定程度上影響施工質量，造成裂縫，施工過程中的裂縫無法及時有效地解決。例如，為了提高建筑設計和施工人員的專業能力和技術水平，施工部門可以聘請相關學科的專家學者對施工人員進行指導和培訓。通過對這些專家學者相關專業知識的培訓，提高施工人員的專業能力和技術水平。也可以讓施工單位能力突出、專業技術強的員工對專業能力和技術水平較差的員工進行個人指導，提高他們的專業能力和技術水平。

4 結束語

目前，國家基礎建設工程事業飛速發展，產業結構優化調整不斷深入，固定建設逐年擴大，這對我國建筑業即是一大機遇也是巨大挑戰。大量科研實踐都已經證明了，混凝土建筑結構裂縫出現是不可避免的，對建筑混凝土結構裂縫可能產生的根本原因及其可能影響這些因素的深入研究分析是非常必要的，只有這樣才能更好地有效防治建筑裂縫，提高建筑工程質量。