对高层建筑转换层结构混凝土裂缝成因分析

闫玉龙

【摘 要】高层建筑混凝土结构转换层有可能因为混凝土材料温度应力表现出温差裂缝现象，也可能是由于混凝土干燥收缩、化学收缩和碳化收缩而表出现出收缩裂缝，还可能因为缓慢变化而引起高层建筑转换层构件裂缝。对于高层建筑转换层不同结构混凝土裂缝原因进行深入分析，对高层建筑转换层结构混凝土裂缝现象改进有所启示。

【关键词】高层建筑；混凝土；转换层；原因；裂缝

0.引言

随着现代社会与经济飞速发展变化，高层建筑也已经融如到人们生活与工作当中，与此同时高层建筑结构也在逐渐向着复杂化、多样化、大型化发展。根据高层建筑的结构以及功能需求，很多高层建筑均安装有转换层，但是作为转换层大体积混凝土这样的结构来说，施工过程中的最重要工作是监控施工中产生的裂缝，主要是混凝土温差裂缝与温度应力，钢筋混凝土结构可能会因为温度变化而引起温度应力变化，随着温度变化混凝土内部就会产生温度应力。当温度应力超过混凝土抗拉力时，混凝土出现裂缝现象。分析换层混凝裂缝产生原因，并作出相应的防范措施，可以提高高层建筑的工程质量。

1.温差裂缝与温度应力

混凝土产生裂缝主要因素就是温度应力与抗拉强度阻力失衡引起的，这与施工气候条件、混凝土结构组织形式、施工过程、混凝土运行条件、以及材料特性等多种因素有紧密联系，当应力大于混凝土抗拉力时，混凝土必然会产生裂缝现象。然而大体积混凝土结构温度应力过大造成混凝土裂缝时，必然造成水渗漏，因此，换层中的大体积混凝土裂缝将影响混凝土结构使用的耐久性以及整体性。建筑转换层结构是高程建筑极其重要组成部分，甚至在高层建筑施工过程中对温度控制措施不足时，会出现很多裂缝，这些裂缝必然直接会影响到整个高层建筑的结构安全性。有时候很可能会出现多种不同温差重叠现象，这样造成严重后果不说更会导致建筑换层结构体完全破坏乃至断裂。只有对混凝土温度应力细致认真的分析获得可靠数据，方可查明裂缝产生的不同温度变化，还够综合实际工程经验、混凝土抗裂能力以及分析结果，对温度裂缝做出相对准确的解决处理措施。

2.高层转换层温差裂缝成因

2.1环境温度变化

高层建筑施工场地往往都是露天施工，环境温度变化较快，天气突变以及四季交替，会产生混凝土内外温差较大变化。通常当外界环境气温变化不大，混凝土龄期在5天内混凝土暴露表面不容易裂开，但当平均气温在两天之四连续下降多于6度时，期28天龄期必然会造成混凝土温差裂缝。在建筑工程施工实际情况下，一些现浇注大体积混凝土结构，环境温度在快速变化是导致的混凝土内外温差，在高层建筑转换层结构施工过程中，当突遇大幅降温天气或者短期内产生较大温差变化时，这容易造成大温度应力，而引起混凝土出现裂缝。

2.2水泥水化热

水泥的水化热就是水泥在水化过程中，水泥熟料中的各种矿物在发生水化反应时，会释放出大量热量。混凝土热量的来源主要是来自于水泥和原材料水化热的化学反应，水化热是混凝土热量源泉。但是就高层建筑换层结构的大体积混凝土来讲，其本身的断面尺寸很大，这样会导致混凝土产生大量水化热更加不易散出来，使得大体积混凝土的内部温度不断的上升，如果不采取相应的措施最终会达到较高温度。在水化过程中高层建筑的转换层内部所产生水化热量有多少以及产生的热量速度快慢，直接与水泥本身的用量、组份、类型以及细度有关。一般情况下水泥细度越是细，则水化热释放得就越早；水泥中含有大量铝酸钙以及硅酸钙，在水化过程中会散大量水化热；水泥用量多，水化热释放多。水泥水化直接造成升温，而自身散热会造成温度降低，在温度升降过程自然产生温差，势必会造成混凝土温度应力，进而产生温度裂缝。

3.混凝土收缩和收缩裂缝

3.1混凝土收缩

混凝土在空气中经过氧化会结硬，其体积必然会减小，这就是混凝土收缩过程，主要包含干燥收缩，碳化收缩及化学收缩等三种类型。所谓混凝土干燥收缩 混凝土放置在空气中因自身水分蒸发形成自身收缩过程，该收缩量占比较大比例。一方面当混凝土在养护硬化时，如能够连续补充足够的水分，水泥中凝胶体则会吸水养护水使混凝土膨胀；另外当混凝土再次吸收养护水而变湿时，混凝土干燥收缩量就会相应变小些。；所谓的混凝土碳化收缩就是在混凝土由于其中碳酸钙等化学物质沉积以及其他结晶体溶解所发生的相应碳化反应，这样会引起生成水蒸发进而造成混凝土的体积缩小以及变形。碳化反应从表面慢慢向内部扩散，但比较缓慢。与碳化放映速度快慢有关因素有CO2浓度、环境湿度、透水性及其他因素，所谓的化学收缩就是由于水泥水化反应失水后体积必然会缩小变形，也叫自生收缩或凝缩，化学收缩量极其微小的在干燥收缩面前可以忽略的一个量。在中间湿度时出现碳化收缩程度比较大，这是由于当水泥石孔隙中水分不充足时，CO2就不能形成碳酸；当水泥石缝隙内注满水时，CO2分散到水泥石中就变得很困难。混凝土碳化将会引起碱性水泥中性化及混凝土材料性能恶化，降低混凝土保护钢筋避免锈蚀作用。当钢筋保护层同时被碳化时，那么氧气水侵到内部将会引起钢筋锈蚀，使加剧混凝土裂缝。

3.2收缩裂缝成因

收缩裂缝产生与冷缩受到限制、原材料收缩量及混凝土振捣、风速冷及混凝土养护等因素有关。

（1）收缩裂缝与养护，当建筑换层的混凝土成型后，水分蒸发是由表及里逐渐递进，会引起内外干缩量程度不一致现象，混凝土表面收缩受到混凝土内部力影响或受其他约束影响而产生大拉力。在混凝土保护不到位时，当水分蒸发太快时，必然会产生这种情况。而且混凝土凝固初期强度还没有达到最大时，易出现裂缝现象。

（2）收缩裂缝与原材料及振捣，一方面，如果混凝土应用含泥量比较大粉砂进行配制时，收缩量就会大增，容易产生裂缝现象；另一方面，如果混凝土振捣过度时，混凝土表面会形成较多水泥浆，使混凝土的收缩量大大增加，更容易出现裂缝现象。

（3）收缩裂缝和风速，高层建筑转换层结构易受风干影响，有时虽然地区湿度较大，风速猛烈，会加快混凝土干缩裂缝的产生，不同风速对混凝土收缩影响程度很难确定统一标准，在干缩计算时，仍然没有可靠系数作为参考，但就总体来说在高层建筑换层施工过程中，必须做好预防风干作用影响。

（4）收缩裂缝和冷缩，当混凝土热量散失必然会引起冷缩，当冷缩受到限制时，会造成混凝土裂缝，当混凝土于降温阶段，将会冷缩变形这时混凝土塑性已经极小，那么当变形冷缩受到抗拉强度限制，就可能会出现裂缝。收缩裂缝在建筑转换层混凝土施工中比较常见并且是比较严重的，所以高层建筑转换层施工建设要尤其注意这样问题。

4.结语

高层建筑转换层是建筑结构高层建筑的非常重要组成，它也是高层建筑施工过程中难点、重点。怎样对高层建筑转换层结构混凝中裂缝现象进行控制，保证工程使用寿命安全应用，是一项极其复杂系统化工程。因此，高层建筑转换器建筑施工过程是极为重要。 [科]

【参考文献】

[1]莫宏波.同层建筑混凝土结构转换层施工产生裂缝原因及控制探讨[J].四川建材，2009，（6）：132-140.

[2]解林兴罗邦岳.浅谈高层建筑转换层混凝土裂缝控制[J].建筑技术，2012（9）：23-26.

[3]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京中国建筑工业出版社，2012.7.