结构设计人员在设计中控制混凝土结构裂缝分析与研究

邢刚

中工武大设计研究有限公司 湖北 武汉 430070

根据调查显示，高层建筑的施工期间风险要平均高于使用期。钢筋混凝土作为施工建筑中的主要材料，是建筑中多见的结构形式。在建筑工程中遇到的混凝土裂缝问题也比较多见，因此，分析和研究混凝土结构裂缝成因，以便在设计过程中把控，在施工过程中进一步改进，完善甚至避免。

1 建筑工程中混凝土施工裂缝问题成因分析

1.1 施工操作不当导致的混凝土施工裂缝问题

不恰当的施工是建筑中混凝土工程出现裂缝问题的直接因素，施工人员在工程建设过程中未能严格遵循设计图纸要求，严格符合施工验收规范，使得混凝土结构工程在施工振捣、浇筑、养护、施工堆载等环节存在瑕疵或不规范操作，导致混凝土结构质量往往难以保证。目前，较明显的施工不当行为是过载和负载扰动。

1.2 混凝土收缩变形导致的混凝土施工裂缝问题

混凝土材料的稳定性和均匀性是防止混凝土施工收缩变形的重要因素，材料的选择和水灰比控制不当，混凝土会出现明显收缩不同，导致裂缝问题出现。不同类型的水泥用于混凝土施工过程中配置混合成型过程中存在不同的收缩，当材料收缩性能和混凝土工程的需求不匹配时就会出现收缩裂缝以及在混凝土水化反应作用下，材料内部会出现收缩效应，然后出现收缩变形、当收缩应力超过混凝土刚度水平时会有相应的收缩裂缝。

1.3 环境温差导致的大体积混凝土施工裂缝问题

混凝土结构的施工体积较大，在混凝土固体成型过程中存在较多热量，而这部分热量不能迅速释放到外部，造成混凝土结构内部的蓄热现象，最终内部结构和表示出的温差过大[1]。一般来说，建筑工程混凝土浇筑2 d后，其内外温差达到极端，温差结构变形是最大的。温度超过25摄氏度后，将形成混凝土结构的温度裂缝，这对建筑结构损害是很严重的。

2 建筑工程大体积混凝土施工裂缝控制措施研究

2.1 混凝土配比

为了降低温度对混凝土裂缝的影响，在施工过程中混凝土配比应选用低水化热水泥模型，以便控制内部结构蓄热。为此可优选低热矿渣硅酸盐、中热硅酸盐等类型的水泥，同时在满足设计水灰比的前提下降低水泥用量；细骨料应首选Ⅱ区中沙，从而减少水和水泥的用量；粗骨料应该选择5～20轧机连续级配碎石，混凝土材料的收缩变形控制；掺和料使用可选择添加粉煤灰，降低水化热，增加混凝土和易性，提升整体刚度水平，延迟温度升高峰值出现时间；使用材料添加剂，如减水剂、膨胀剂等，降低混凝土材料收缩应力水平，增强混凝土抗裂能力。

2.2 大体积混凝土温度及工艺控制

首先是温度控制。大体积混凝土施工过程中，连续测量反应温度，并建立合理的温度测点，对内部和外部的混凝土结构，保温材料，等部分进行测量并记录总结结果，最后通过得出的数据分析系统采取相应的措施[2]。混凝土温度测量数据应该是全面的，配送中心和表面点位置应完全覆盖混凝土结构，测量信息保持完整连续，可以充分体现结构温度特性，提供准确的数据支持温度控制工作，抑制温度裂缝。假设在混凝土浇筑质量分层中薄壁冷却水管，根据安排的冷却温度测量数据，冷却水管在使用前测试水域，以确保温度控制的有效性。为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置检测水平方向应力分量。

其次是工艺控制。大体积混凝土施工环节中，控制裂缝问题的关键在于温差梯度控制，在进行混凝土浇筑施工前，应根据工程实际情况进行施工组织设计，全面计算安排结构划分、浇筑次序、砼材料流向、浇筑参数、工序衔接等内容；浇筑过程对混凝土温度进行全面控制，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，保证振捣密实，严防漏振和过振，确保混凝土均匀密实；浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理，一般浇筑后3到4小时内初步用木长刮尺刮平，混凝土初凝之前，用铁滚筒碾压两遍，再用木抹子搓平压实，以控制表面龟裂；混凝土浇灌完后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。

2.3 大体积混凝土结构设计

首先，在结构设计中，设计人员应高度重视混凝土结构的合理设置，为保证工程建设需求与质量达标，应降低工程体量，降低整体水化热水平。

其次，研究表明，温度应力作用依赖于结构边界层对建筑结构施加载荷作用，因此在大体积混凝土工程结构设计中，设计人员应重视边界约束条件的优化，在温度应力影响作用明显的地质条件下，应针对混凝土结构设置滑动层，以此削弱温度应力约束作用施加的载荷，避免载荷过大形成的裂缝问题。

最后，还应重视采取有效的合理的构造措施，可采取增配构造钢筋。配筋应尽可能采用小直径、小间距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之间。

3 结束语

总之，混凝土施工技术是当前建筑工程常见的应用技术形式，施工人员在进行混凝土裂缝的预防和控制技术的分析时，不仅应严格确保混凝土施工的强度，也要确保它的温度和稳定性，对原材料进行配置时实行实施监督，进行质量检测，严格控制绝热温度，并进行实时维护，改善混凝土施工的质量。本文分析了建筑大体积混凝土施工裂缝问题的原因，提出了相应的对策，以期为工作人员提供一定的参考价值和借鉴意义。

[1] 杜金军.试论建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制[J].建筑工程技术与设计,2017,(14):1218-1218.

[2] 宁强.大面积地下室超长混凝土结构设计与施工中的裂缝控制措施分析探讨[J].中外建筑,2010,(7):160-161.