建筑结构设计裂缝成因及对策

2021-01-02徐健

科海故事博览 2021年36期

徐健

（辽宁方大新城置业有限公司，辽宁沈阳 110172）

随着我国经济建设的快速发展，人们生活水平的提高，使得我国居民对于居住环境和工作环境的要求与日俱增。建筑物产生的裂缝与建筑结构设计有必然的联系，因此，要解决裂缝问题，必须对建筑结构的设计进行分析。随着人们生活水平的提高，对建筑质量也提出了更高的要求。当前，建筑裂缝问题很常见，不仅对建筑物的使用产生一定的影响，甚至威胁到了人们的生命安全，所以在进行建筑设计时，必须保证其合理性。

1 建筑结构设计裂缝成因

1.1 地基变形

地基变形是导致房屋建筑工程中出现结构裂缝的重要原因[1]，地基变形裂缝既是一类最为常见的裂缝形式，又最具特殊性，因其易形成多种变形种类，导致控制与处理难度增大。此类裂缝形成的主要原因是工程建设前期准备与规划实践中，未能对于各项关键因素进行系统全面的考虑，因而所得到的数据存在误差，未能准确掌握土质结构承载力，造成地基容易出现变形，进而导致裂缝形成。

1.2 温差较大

在建筑施工的过程中，大体积混凝土生成的大量水热化等温度变化，易导致温度裂缝的产生。我国大部分房屋建筑都是由混凝土和砌体构成的，在浇筑的硬化过程中很容易受到水化热的影响，短时间内易造成混凝土温度过高，而砌体温度未发生改变，这种温差在一定程度上造成了裂缝[2]。我国当前使用混凝土的线性膨胀系数是有一定规定的，当混凝土内外温度差别较大时就会产生压应力，之后产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗压极限时就会产生裂缝。

1.3 收缩裂缝

收缩裂缝在混凝土裂缝中占有较大比例，一般包括以下几种裂缝类型：一是胶凝裂缝。水泥在凝固过程中会发生固化，使水泥胶体体积明显变小，引发混凝土产生自主收缩的现象，这种现象贯穿于水泥固化的全过程；二是干燥裂缝。在混凝土振捣过程中，引发混凝土内部的游离水溢出，在混凝土表面产生收缩现象，随着混凝土静置时间的增加，游离水持续挥发，引发混凝土表层收缩，造成混凝土体积不断减少。在振捣后会发生泥土离析现象，引起混凝土表层收缩速度加快，从而引发干燥裂缝；三是碳化收缩裂缝。由于混凝土所含的二氧化碳和氧化钙发生化学反应，其化学产物碳酸钙会造成混凝土体积变小，从而产生裂缝。

2 建筑结构设计裂缝对策

2.1 建筑工程结构裂缝控制措施

为了缓解建筑结构外层裂纹问题，提出从质量层面对此开展控制研究。在此过程中，应首先考虑温度对建筑结构的影响。例如，在选择建筑主体结构施工材料方面，应优先选择质量较高的混凝土材质，并选择市场信誉度与综合评价较好的供货商[3]。在使用混凝土施工过程中，应提前准备好缓蚀剂等多种掺于混凝土中的化学试剂，致力于通过化学试剂的应用来改善混凝土的综合性能，并在条件允许的情况下，适当降低混凝土在建筑结构施工中的使用量，避免混凝土性能不稳定对建筑结构整体造成威胁。为了进一步改善混凝土的性能，可采用在搅拌的混凝土中加入粉煤灰的方式，降低混凝土水化热反应。同时，需要结合混凝土建筑工程结构要求，选择优化的骨料代替传统施工材料，通过此种方式实现对混凝土结构整体抗压能力的提升。在控制墙体裂缝过程中，需要重视对墙体的后期保养与保湿工作。例如，在基础土木建筑工程中，可在完成施工后的相关环节中陆续对拆模的构件进行回填处理，避免由于建筑结构稳定性突发降低导致墙体出现裂纹。在工程实践实施的过程中，应注意此步骤行为的实施仍需要改善，在条件允许的情况下，可采用降低混凝土热量散发的发生，降低建筑结构内部与外部温度差，避免由于应力过于集中导致的建筑结构综合性能下降。

2.2 加强材料选择与质量控制

在对裂缝进行控制和处理的过程中，必须注意合理选择材料，避免引入质量不合格的材料导致出现适得其反的控制效果。首先，需要对材料供应商的资质进行全方位的审核，确保其资质与材料及时供给能力后方可与其进行签约，应重视在合同中详细规定责任追究细节，进一步增强材料质量控制实效性。其次，在材料正式进入房屋建筑工程施工现场前，工作人员需要对其进行再次检测，确保其质量和安全性达到相关标准要求。在这一环节，尤其需要对于水泥这一浇筑混凝土的关键材料进行严格检测，认真审核相关检验报告，确保其处在保质期内，并对其成分进行检测[4]，严格杜绝内含硅酸盐成分的水泥进入施工现场。在选择沙石材料前，需要根据水泥的选用情况进行确定，并根据水泥的使用剂量合理确定比例，从而提高混凝土的配比质量，有效防止裂缝的出现。

2.3 温度变化裂缝控制

对于温度变化引起的裂缝，相关人员需要采取以下措施对其进行控制：1.预防管理。管理人员必须严格控制施工全过程，在管理工作中，必须积极落实裂缝部位的设计和管理。在施工管理过程中，相关人员必须严格检查规划内容与材料质量，结合工程实际需要，选择合适的保温层材料，避免因建筑物内部与外部温差过大而出现裂缝现象；2.施工控制。在施工阶段混凝土的凝固时间较长，因此，相关人员需要优先采用低水热化的水泥，并且根据施工现场温度选择最合理的混凝土搅拌措施，从而有效防止产生温差裂缝。

2.4 粘刚、碳纤维加固法

该技术使用粘结剂，把粘刚或者碳纤维与裂缝进行紧密粘结，从而提升混凝土结构的承载力，这种技术具有对施工场地空间要求低、加固效果良好、施工时间短、工艺简单等优点，在混凝土裂缝修补工程中得到广泛应用。其中，粘结质量的高低决定了裂缝修补的效果。具体包括以下流程：一是表面处理。表面处理是该加固法中的重要工序，首先使用毛刷、清洁剂等工具对混凝土表面油污进行清洁。其次利用打磨机打磨2-3 毫米粘合面，然后清除粘合面上的粉粒，并进行擦拭，再次使用钢丝刷进行二次清洁，最后使用毛刷和清洁剂进行二次清洗；二是进行涂胶处理。建筑结构胶配置要严格依照配比和搅拌程序进行，确保结构胶色泽均匀、流动适中；三是把结构胶均匀涂抹在混凝土新面，并反复刮抹，确保结构胶充分渗透和浸润，在涂抹方法上要遵照中间厚边缘薄的原则，涂抹厚度保持在1-3毫米，最后把钢板贴在裂缝位置；四是进行固定和加压。一般采用膨胀螺栓和卡具进行固定措施，并有效控制加压量，确保胶液保持在最佳位置；五是在20 度的环境下进行固化，一般需要24 小时；六是进行质量检验，一般采用小锤击打钢板，确认结构胶硬化程度，通过肉眼观察钢板边缘结构胶色泽，以确认结构胶的密实程度；七是依据施工要求，采用防腐涂料，对粘合面进行防腐处理。

2.5 防治地基不匀

在建筑过程中，对地基不均匀的现象应该及时地开展调查，在设计之前对地质勘查工作进行相关的研究，根据地质报告来进行工程图纸的设计。对于一些比较繁琐的地质结构，应该在地基开挖后对地基软弱部分进行处理。在进行地基加固时，还应该结合上部结构对多方面的情况进行考察，最后确定高效率、经济性的整体方案。在上部结构修改中，可以对建筑物体的体型进行改变，断开建筑物基础，实现其自由沉降，避免产生裂缝。但是在设置沉降缝时，还应该根据相关的标准规定来进行，此外还应避免沉降缝中落入杂物。

2.6 做好相关养护工作

养护过程中可以运用蒸汽养护方式，将混凝土构件置于蒸汽与空气的混合饱和环境中养护，为实现其快速硬化创造良好条件。运用蒸汽养护方式时，要控制时间、温度、养护湿度，室内与室外温差最好不超过20%。养护可以采取分阶段方式进行，进而有效控制混凝土裂缝问题。也可以运用自然养护方式，就是使温度处于常温状态下，对混凝土进行养护工作。一般情况下，平均温度需高于5℃，在常温状态下需适当展开浇水工作，保证混凝土在规定时间内具有足够湿度。养护初期，水泥发生水化速度较快需保证水分充足。一般情况下，混凝土养护时间约为14d，当处于雨雪天气时，需搭设防护措施遮盖混凝土表面，保证室内与室外温差不会过大，同时完善混凝土建筑的排水设施，防止雨水侵蚀混凝土建筑。开展混凝土养护工作时，可以运用盖棉、浇水等多种方式减小温差，降低裂缝产生概率。