房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制分析

2023-03-10杜文东

建筑与装饰 2023年2期

杜文东

山西师范大学山西太原 030000

引言

现浇的钢筋混凝土板以及应用过程中的诸多优势，目前已经成为我国房屋建筑工程中最为关键的应用材料，而钢筋混凝土的浇筑环节，考虑到本身材料的特殊性以及施工环节中施工工作人员的专业素质等问题，不可避免地会产生裂缝问题，这也是影响钢筋混凝土现浇板结构质量最为关键的一点。裂缝问题不仅会影响到整个房屋建筑的美观性，同时，还会导致房屋建筑的整体结构稳定性受到波动性影响。虽然大多数裂缝并不会危及整个建筑物的安全性，但也会导致建筑物的正常应用功能受到损害。因此，如何能够有效地解决房屋建筑工程中的现浇混凝土裂缝，也成为提升房屋建筑管控质量的重要点。

1 现浇混凝土板的裂缝类型

1.1 结构性裂缝

结构性裂缝产生的原因，大多数与零部件之间的衔接应用之间具有密不可分的关系。尤其是在建筑结构衔接较为薄弱的区域，发生现浇楼板结构裂缝的概率相比于其他区域来说明显提升。除此之外，建筑结构在设计和施工的过程中出现后续变更，也可能会导致结构裂缝的产生。例如，现浇混凝土板在应用过程中变成了预制多孔板，这种预制多孔板的应用就会增加整个墙体结构的刚度，但是楼板的高度则会有所削弱，这也导致整个建筑物的应力大多数集中在了墙角的位置，当应力全部集中到同一区域时，就容易产生裂缝现象，或者是受到了楼板弯矩作用力的影响，直接出现了板面裂缝问题。

1.2 塑性裂缝

混凝土结构在浇筑完工之后，由于受到外界温度和湿度的影响可能会产生变形裂缝问题。在浇筑施工之后的一段时间内，混凝土结构仍然处于塑形的状态，但是考虑到混凝土结构内部承载的钢筋以及骨料等重量，导致混凝土结构出现了不均匀性的沉降问题，在相对水平收缩速度较为缓慢的条件下，就可能会出现塑性裂缝。通常情况下，混凝土结构的塑性裂缝裂纹相对较深，并且裂缝的状态极为波动，在混凝土结构彻底硬化之前，这种裂缝问题最容易出现，并且还会对后续房屋建筑的使用功能正常发挥造成一定的阻碍。

1.3 应力裂缝

由于收缩力和温度变化所产生的裂缝都属于应力裂缝的类型。在现浇混凝土裂缝中应力裂缝是最为常见的一种病害问题。其中，收缩缝的产生主要是由于混凝土结构过度硬化而造成的，受到周边自然环境和温度的影响，混凝土在浇筑结束后，其内部所蕴含的水分将会逐步蒸发，导致混凝土结构的整体体积不断缩小，在收缩速度较快的情况下，就会产生收缩裂缝。而温度裂缝主要是受到了高低温差带来的负面影响，例如，在混凝土浇筑环节完成之后，周边环境的温度与混凝土内部本身的温度差异性较大，就会导致混凝土表面产生较大的温度拉应力，温差越大的情况下，这种拉应力越强，一旦超过混凝土拉应力自身的极限后就会产生裂缝现象[1]。

2 现浇混凝土裂缝的成因

2.1 施工设计方面的因素

首先，在施工设计环节中地基基础结构处理不当，就可能会导致房屋建筑的地基区域无法承受上层荷载力，出现不均匀沉降的现象。在不均匀沉降的过程中，也容易出现楼板开裂等并发性的问题。其次，在设计环节中设计人员通常情况下按照规范性要求，将会考虑到房屋建筑的最大裂缝宽度，这种最大裂缝宽度的假设，只会针对裂缝的规格以及边界条件进行预算，但是对于施工工艺等人为因素造成的裂缝问题却并没有考虑。第三，混凝土材料的配比不合理。混凝土材料的科学配比对于确保建筑结构稳定性以及建筑质量意义重大。其中，混凝土材料中的水灰比以及水泥浆的应用量与混凝土最终的收缩力之间具有密不可分的关系。而水泥配比过程中的应用量主要取决于水泥的设计标号，在其他的设计条件不改变的基础上，如果水泥浆的用量有20%增加到35%，在最终的浇筑环节完成之后，混凝土结构的整体收缩量将会增大一半以上。而在混凝土材料的前期配比过程中，关于水灰的比例和水泥浆的应用量又是最容易发生波动性的因素。例如，某些设计单位为了盲目地追求施工周期，在混凝土配比过程中，随意提升了混凝土泥浆的标号，但是在施工建设过程中，却没有采用有效的防治措施提升混凝土楼板的抗裂行能力，最终，在混凝土浇筑环节完成之后，混凝土楼板开裂的可能性将会持续提升。第四，没有关注房屋建筑屋面板的温度应力。我国南北方地区气候差异性极大，不同的房屋建筑所在的区域，在混凝土浇筑环节完成之后极容易受到周边环境温度的影响。尤其是在屋面板没有做好保温隔热条件的基础上，如果在设计过程中不注重对于屋面板结构外表层温度的合理控制以及养护工作，一旦外界温度的变化状况已经超出了混凝土结构能承受的温度应力，混凝土施工区域就可能会由于受到内外两部分的约束力产生裂缝问题。最后，混凝土结构的楼板配筋设计不合理。在某些房屋建筑设计工程中，楼板配筋率相对来说较低，钢筋之间的间隔区域较大，再加上现浇的混凝土楼板有时候在设计过程中会按照周边欠故的双向板进行设计，在这种设计方式下，跨越区域的位置只有板底钢筋但却没有板面钢筋，这也导致楼板的正中央区域的承受能力不足，容易让裂缝问题集中在楼板的正中央区域[2]。

2.2 施工过程中的人为因素

首先，混凝土搅拌物料在运输的过程中，由于远距离运输可能会导致混凝土内部的拌和物质相互离析，有可能会由于道路凹凸不平或运输工具本身密闭性较差，导致混凝土材料中的水泥浆等其他原材料流失量较大，最终，在配比不合理的状况下出现了混凝土的裂缝问题。其次，随着我国建筑工程质量管理水平的持续提升，工程建设利益相关方的责任主体相对来说管理意识有所加强，在施工建设过程中，随意更换材料或降低设计标准的情况已经鲜少出现。但是，仍然有一部分施工单位认为，混凝土材料中的水泥料要多加一些，普遍对水泥量的用量存在误解。尤其是考虑到现代的工程检测中会采用回弹取芯检测方式，在这种检测方式下，很多施工单位以及监理部门对于检测的原理理解不透彻，单纯地认为只要检测强度比规定的设计强度低就不合格，在这种思想下，也会在施工过程中增加大量的水泥[3]。而混凝土配比材料中水泥浆含量的提升，会导致浇筑过后混凝土结构的收缩力不断加剧，也为后续混凝土楼板的裂缝问题埋下了隐患。第三，钢筋绑扎施工不规范。施工人员在钢筋绑扎过程中钢筋绑扎的位置不合理，就可能会导致混凝土板在后续使用过程中不断加宽裂缝，严重情况下，甚至还会影响到整体结构的稳定性。第四，混凝土结构后续的养护工作不合理。如果混凝土工作在浇筑完成之后其表面不进行合理的养护工作，在外界光照条件或风吹条件下，就可能会导致混凝土表面内部的水分快速蒸发，在收缩应力不断加大的情况下引发混凝土表面的开裂现象。第五，混凝土施工区域的楼板内部本身就预埋了相对较为集中或直径较大的管线设备，在混凝土外表层厚度不足的情况下，也可能会引发混凝土的开裂问题[4]。

3 房屋建筑结构中现浇混凝土裂缝的有效控制对策

3.1 严格的控制现浇混凝土构件的厚度

根据无数次的工程实践统计结果证明，现浇混凝土构件的厚度与混凝土裂缝出现的概率之间具有密不可分的内在联系。如果现浇混凝土结构的厚度相对较小，在内部管线较为密集的情况下，极容易会出现裂缝问题。因此，在房屋建筑工程结构设计的过程中，应当对混凝土施工区域的厚度进行合理的控制。以我国的民用房屋建筑混凝土结构设计为例，在设计过程中，必须要确保楼板区域的混凝土结构厚度保持在10cm以上，但考虑到不同建筑结构的应用要求具有一定的差异性，因此，厚度的设计还应当视情况而定。

3.2 注重对混凝土结构平面的科学设置

混凝土建筑结构表面的平整性，由于混凝土浇筑裂缝出现的可能性之间息息相关。因此，必须在前期的设计环节对混凝土结构表面的布局进行合理设计。首先，需要对房屋建设区域的混凝土面板长度进行控制。如果面板长度已经大于了40m，就应该在面板区域施工过程中设计后浇带结构。如果房屋的面板长度超过标准数值情况较小的条件下，后交代位置就应该设计在混凝土面板的中心位置，控制在楼板与梁体结构的1/3跨处。如果房屋面板的建设长度已经远远地超过了40m的设计标准，就应该在设置后浇带的基础条件下，再增加变形缝的设置。通常情况下，后浇带的设计宽度需要控制在80cm到100cm之间，不同后浇带之间的距离应该控制在30m左右。其次，对于挂板和雨棚等一些暴露在自然条件下的混凝土构件，如果这些混凝土构件的水平长度已经超过了设计标准，就需要在衔接区域设置伸缩缝。目前，我国的房屋建筑结构设计规范要求，暴露在自然条件下的混凝土构件水平长度必须要控制在12m之内。第三，如果房屋建筑结构主楼的高度相对较高，但其他附加区域的高度相对较低时，为了避免出现不均匀沉降引发的裂缝问题，可以在主楼和服家区域之间设计后浇带结构。

3.3 选择合适的混凝土材料等级强度

混凝土材料的等级强度与楼板裂缝问题之间具有密不可分的关联性。通常情况下，混凝土材料的强度等级越高，内部的水灰比就相对越大，在原材料制备过程中对于水泥的用量也会有所增加，虽然这样的设计会使混凝土结构的整体强度有所提升，但也增加了后续出现裂缝的可能性。根据目前我国房屋建筑的相关材料规范要求，混凝土现浇板的制备材料应用等级必须要控制在C30，同时，必须要确保墙板结构与柱体结构的混凝土原材料应用等级保持一致，现浇板结构与楼板结构的混凝土材料应用等级保持一致。

3.4 注重施工过程中对于内外环境温度的控制

混凝土浇筑环节以及浇筑施工之后，整体的结构仍然处在溯行状态下，在这一阶段中，混凝土结构极容易受到内外温度和湿度带来的影响，容易由于水热化的现象破坏混凝土结构的整体稳定性。虽然，混凝土材料热胀冷缩的性能是不可避免的，但是施工人员也可以通过合理的养护措施降低混凝土结构内部与外部的温差，通过这样的方式减小热胀冷缩的可能性，进而避免裂缝的产生。首先，在天气较为炎热的区域进行混凝土浇筑施工时，可以少量多次地进行浇筑工作，尽可能地降低每一次浇筑过程中的厚度，通过少量多次的方式，利用混凝土表面自身的散热功能降低热胀冷缩的问题。也可以在混凝土结构的表层铺设一层防热的覆盖物，然后对覆盖表面持续洒水达到降低表面温度的目标。其次，对于北方冬季较为寒冷的区域在混凝土浇筑施工过程中，尽可能地要对混凝土的表面进行保温措施，可以通过覆盖保温膜的方式降低混凝土结构内部与外界环境的温度差。第三，可以通过提前设计好混凝土材料的配比，尽可能地控制混凝土中水泥的使用量，这样就可以减少后续混凝土浇筑完成之后，水泥硬化过程中所释放的热能，从而达到降低混凝土表面施工散热温度的目标。