淺談房屋建筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

杜天良 楊培成

（周口市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，河南 周口 466000）

隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型逐步多樣化，由于施工技術(shù)的原因及施工過(guò)程中管理控制不當(dāng)，致使房屋建筑在后期使用過(guò)程中出現(xiàn)種種質(zhì)量問(wèn)題，其中結(jié)構(gòu)裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。在這些結(jié)構(gòu)裂縫當(dāng)中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫所占的比例最大。通過(guò)對(duì)全國(guó)高層建筑地下結(jié)構(gòu)的調(diào)查顯示，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的兩成以上，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的八成左右。由此可見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是目前困擾我國(guó)建筑工程施工及防治的一個(gè)技術(shù)性難題，雖經(jīng)多年研究，到目前為止一直未能得到很好地解決。

通過(guò)我國(guó)近幾年的理論研究和實(shí)踐得知，在工程實(shí)例中結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生受多種因素的影響，其中由于溫度、濕度、地基變形引起的砌體裂縫約占裂縫總數(shù)的80%，其它則多由荷載所引起。大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生機(jī)理是：混凝土澆筑工程在水泥水化熱的作用下內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力發(fā)生劇烈變化，從而引起混凝土裂縫的發(fā)生。因此，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫可以通過(guò)控制混凝土澆筑塊體內(nèi)水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度來(lái)避免。在具體的施工實(shí)踐中采用溫控施工技術(shù)以預(yù)防為主，在對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格控制混凝土材料的選擇、配合比、施工過(guò)程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測(cè)等，采取一系列的技術(shù)措施最大限度的預(yù)防裂縫的產(chǎn)生與危害。以下謹(jǐn)對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防技術(shù)作以分析闡述。

1 裂縫產(chǎn)生原因

大體積混凝土臺(tái)身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類(lèi)裂縫按照影響因素有結(jié)構(gòu)型裂縫和材料型裂縫兩類(lèi)，其中前者是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。后者主要是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。以下對(duì)各原因裂縫作以簡(jiǎn)要分析。

1.1 溫差裂縫

溫差裂縫受水泥水化熱的影響很大，大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不容易散發(fā)出去，水泥因水化引起水化熱造成混凝土內(nèi)部溫度顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝齡期短，抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫?；炷羶?nèi)外部溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過(guò)大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類(lèi)裂縫。

1.2 收縮裂縫

收縮裂縫主要是由于混凝土的收縮而引起的裂縫，該種裂縫的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，水泥用量和用水量越高，混凝土的收縮性就越大，裂縫產(chǎn)生的可能性也就越大。另外，選用水泥品種的不同，對(duì)裂縫的產(chǎn)生也有一定的影響。

混凝土逐漸散熱和硬化過(guò)程引起的收縮，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應(yīng)力增大，所以在水工大壩施工時(shí)早就將自身收縮作為一項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和考慮。

1.3 塑性裂縫

塑性裂縫是指混凝土在較大風(fēng)力的影響下或者在剛剛終凝而強(qiáng)度還很小時(shí)受到高溫作用，使混凝土表面失水過(guò)快，而混凝土此時(shí)還沒(méi)有形成強(qiáng)度或自身形成的強(qiáng)度還很小，在上述作用的影響下造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而體積急劇收縮，混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身的收縮，便會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.4 安定性裂縫

安定性裂縫主要是指水泥受安定性不合格的影響而引起的表面龜裂。

1.5 沉降裂縫

沉降裂縫在冬季表現(xiàn)的比較明顯，凍土化凍后土體內(nèi)的水份稀釋?zhuān)陨懋a(chǎn)生沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類(lèi)裂縫多為貫穿性或深進(jìn)裂縫，裂縫呈梭形，其走向與沉陷情況有關(guān)。沉陷裂縫的產(chǎn)生的原因有很多種，但往往由于模板剛度不足，模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻等原因所致。

2 防治措施

2.1 設(shè)計(jì)措施

2.1.1 提高抗裂性能增配構(gòu)造筋。配筋應(yīng)采用小間距、小直徑。避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

2.1.2 精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用一高（高粉煤灰摻量）、二摻（高性能引氣劑和摻高效減水劑）、“三低（低砂率、低水膠比、低坍落度）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、中彈、高韌性、高極拉值和低熱的抗裂混凝土。

2.1.3 在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高混凝土的極限拉伸，提高該部位的配筋率。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，并給予一定的保留時(shí)間。

2.2 施工措施

2.2.1 在施工中，根據(jù)施工特點(diǎn)嚴(yán)格操作，充分利用混凝土后期強(qiáng)度，減少水化熱和收縮，可以減少用水量。提高密實(shí)度，加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗。

2.2.2 對(duì)于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細(xì)礦粉和膨脹劑，根據(jù)具體工程特點(diǎn)，采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。通過(guò)試驗(yàn)摻入粉煤灰，使用高效減水劑，摻量15%-50%。

2.2.3 完善施工技術(shù)保準(zhǔn)

粉煤灰只要細(xì)度與水泥顆粒相當(dāng)，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中使用。砂除滿(mǎn)足骨料規(guī)范要求外，應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉含量，砂子中石粉比例一般應(yīng)控制在15%左右。

2.2.4 混凝土的裂縫的產(chǎn)生與溫度有很大的關(guān)系，因此在控制的過(guò)程中要綜合采取措施，控制混凝土初始溫度。細(xì)致分析混凝土集料的配比，減少混凝土的坍落度，控制混凝土的水灰比，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑?；炷帘M可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。采用兩次振搗技術(shù)，改善混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。

2.2.5 嚴(yán)格控制施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和混凝土原材料質(zhì)量

在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用具有微膨脹性或收縮性小的水泥，選用低水化熱的水泥，這樣可有效避免水泥凝固的過(guò)程中內(nèi)外溫差過(guò)大。粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少，優(yōu)選混凝土各種原材料。骨料在大體積混凝土中比例要適當(dāng)，質(zhì)量方面應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、表面清潔無(wú)弱包裹層、級(jí)配良好、巖石彈模較低的骨料。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫在我國(guó)現(xiàn)代建筑中是一個(gè)普遍存在的質(zhì)量通病現(xiàn)象，產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是多方面的，防治措施也不局限于以上。相信隨著施工技術(shù)的進(jìn)步及新型施工材料的研制，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題會(huì)有所改善。作為一個(gè)房屋建筑相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作者，亦當(dāng)時(shí)刻保持積極進(jìn)取探索的精神，由于作者水平有限，文章寫(xiě)作的不到之處望行業(yè)同仁多多指正，今后亦會(huì)再接再厲，爭(zhēng)取為我國(guó)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫防治方面做出更大的貢獻(xiàn)。

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[2]楚相華.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的質(zhì)量控制分析[J].黑龍江科技信息.2010年30期.