房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略探析

邢 栋

（中机十院国际工程有限公司，北京 100020）

1 现浇混凝土裂缝产生的原因

1.1 材料原因

混凝土是建筑行业中的关键材料，主要由水泥、砂、石子和水组成，各成分的质量和比例对混凝土的性能和质量至关重要。水泥作为主要胶结材料，其质量对混凝土的强度和耐久性影响重大。不同品种的水泥有不同的性能和适用范围，选择时需根据工程特点和设计要求，同时要注意储存和运输条件。砂石作为骨料，其质量对混凝土的强度和稳定性有重要作用，要选择质量满足规范要求的，同时控制含泥量和含水量。水质对混凝土的强度、工作性和耐久性有很大影响，要确保使用合格的水，并对水质进行定期检测[1]。此外，混凝土中还可能添加外加剂以改善性能，选择时要确保其质量合格且与其他材料相容。在施工过程中，要合理设计配合比，注意施工工艺，包括搅拌时间、速度、浇筑速度和养护条件等，以保证混凝土的性能和质量。

1.2 混凝土配比设计原因

混凝土广泛应用于建筑行业，其性能与配比密切相关。配比设计的合理性对于保证混凝土的质量和性能至关重要。不合理的配比，如水泥用量过多、水灰比过大等，会导致混凝土收缩较大，进而产生裂缝。因此，在设计混凝土配合比时，应根据工程特点和设计要求，合理确定水泥用量和水灰比。骨料类型和粒径分布也对混凝土的强度和耐久性有重要影响。在设计混凝土配合比时，应根据工程特点和设计要求，选择合适的骨料类型和粒径分布。同时，还要考虑混凝土的施工工艺和养护条件，以保证混凝土的性能和质量。实际工程中，为了保证混凝土的性能和质量，需要进行混凝土配合比设计，并综合考虑水泥用量、水灰比、骨料类型和粒径分布等因素，以满足混凝土的强度、耐久性和防水性等性能要求。同时，还要进行混凝土配合比试验，以验证配合比设计的合理性。

1.3 施工工艺原因

混凝土施工工艺对其性能和质量具有很大影响。在施工过程中，如果控制不当，可能会导致混凝土的质量不稳定，从而为裂缝的产生埋下隐患。影响混凝土质量的施工工艺因素有：一是搅拌时间不足，搅拌是混凝土制备过程中的重要环节，搅拌时间不足会导致混凝土的强度和均匀性受到影响。如果搅拌时间不足，混凝土中的水泥颗粒和水不能充分结合，这将导致混凝土的强度降低，进而影响其耐久性和抗裂性能。二是搅拌不均匀，搅拌不均匀会导致混凝土内部的结构不均匀，进而影响其性能和质量[2]。在搅拌过程中，如果搅拌速度过慢或搅拌时间不足，混凝土中的水泥、砂、石子和水不能充分混合，这将导致混凝土的强度降低，从而增加裂缝产生的风险。三是浇筑过程中振动不充分，在混凝土浇筑过程中，振动是非常重要的一环。充分的振动可以使混凝土中的气泡逸出，提高混凝土的密实性，从而提高其强度和耐久性。如果振动不充分，混凝土内部的气泡无法完全逸出，导致混凝土的密实性不足，从而降低其强度和抗裂性能。四是浇筑速度过快，在混凝土浇筑过程中，如果速度过快，可能导致混凝土内部的结构不均匀，从而影响其性能和质量。同时，过快的浇筑速度还可能导致混凝土表面的抹平不均匀，影响混凝土的外观质量。五是养护条件不当，养护是保证混凝土质量的重要环节。混凝土在养护过程中，需要保持适宜的温度和湿度。如果养护条件不当，如温度过高、湿度不足等，都可能导致混凝土的强度降低，从而影响其性能和质量。六是施工缝处理不当，在混凝土施工过程中，需要设置施工缝以减少裂缝的产生。如果施工缝设置不当，如间距过大、宽度不足等，都可能导致混凝土的收缩过大，从而产生裂缝。

1.4 养护原因

养护是确保混凝土质量稳定的关键环节，对混凝土的强度发展、耐久性和抗裂性能具有重要影响。在养护过程中，如果控制不当，可能导致混凝土内部水分蒸发过快，从而引发裂缝，影响混凝土的性能和质量。而在养护过程中可能导致混凝土裂缝的原因有以下几点。（1）养护时间不足，混凝土在养护过程中，需要一定的时间进行水化反应，以提高其强度和耐久性。如果养护时间不足，水化反应将不能充分进行，导致混凝土的强度和耐久性降低。同时，养护时间不足还会导致混凝土内部水分蒸发过快，使混凝土表面出现干缩裂缝。（2）湿度不够，湿度是影响混凝土养护效果的重要因素。如果养护环境的湿度较低，混凝土内部的水分将迅速蒸发，导致混凝土的收缩增大，从而产生裂缝。因此，在养护过程中，要保持养护环境的湿度，以保证混凝土充分吸收水分，促进水化反应的进行。（3）温度变化过大，温度对混凝土养护过程也有很大影响。如果养护过程中温度变化过大，会导致混凝土内外部温差增大，从而使混凝土产生热应力，进一步发展成裂缝。因此，在养护过程中，要保持养护环境的温度稳定，避免温度波动过大。（4）通风不良，养护过程中，混凝土需要进行水化反应，产生水分。如果养护环境通风不良，会导致混凝土内部的水分无法及时排出，从而使混凝土的收缩增大，引发裂缝。因此，在养护过程中，要保持养护环境的良好通风，以保证混凝土内部水分的顺利排出。（5）过早拆模和荷载施加，在养护过程中，如果过早拆除模板和施加荷载，会导致混凝土的收缩和变形受到限制，从而产生内应力，发展成裂缝。因此，在养护过程中，要按照规范要求进行拆模和荷载施加，以保证混凝土的养护效果。

2 现浇混凝土裂缝控制策略

2.1 合理选择材料

混凝土的质量与所选用的原材料密切相关，因此，为了保证混凝土的质量，需要选择质量合格的材料。材料包括水泥、砂、石子等。在选择这些材料时，需要考虑它们的物理、化学和力学性能，以确保它们满足混凝土的性能要求。水泥，应该选择低热或中热水泥。低热或中热水泥在水化过程中产生的热量较少，能够降低混凝土的内部温度，减少由于温度梯度引起的应力，从而降低裂缝的产生。此外，低热或中热水泥还能够提高混凝土的耐久性，延长其使用寿命。其次，砂石的选择，应该选择级配良好、含泥量低的骨料。级配良好的骨料能够提高混凝土的强度和耐久性，而含泥量低的骨料则能够降低混凝土的收缩，减少裂缝的产生。此外，含泥量低的骨料还能够提高混凝土的抗渗透性能，防止水分侵入混凝土内部，从而降低混凝土的碳化和碱骨料反应。同时，为了保证混凝土的质量，还需要对原材料进行严格的验收。在原材料进入施工现场之前，需要对其进行取样检测，检测其物理、化学和力学性能，确保其质量合格。对于不合格的原材料，应坚决禁止其在工程中使用，以保证混凝土的质量。在原材料进入施工现场之后，还需要对其进行严格的储存和管理。对于水泥，应该将其储存在干燥、通风的地方，防止其受潮；对于砂石，应该将其堆放在平整、排水良好的地方，防止其含水量过高。在混凝土的配制过程中，还需要根据工程的特点和要求，合理地设计混凝土的配合比，以满足混凝土的性能要求。在设计配合比时，需要考虑水泥用量、水灰比、骨料类型和粒径分布等因素，以保证混凝土的强度、耐久性和防水性。

2.2 对于地下室外墙部分若用高标号混凝土容易产生裂缝的分析与处理方法

地下室外墙部分若使用高标号混凝土，容易产生裂缝。针对这一问题：首先，分析裂缝产生的原因。地下室外墙混凝土裂缝主要分为竖向和水平裂缝。竖向裂缝通常是由于混凝土的收缩和温差引起的。混凝土在硬化过程中，由于水泥水化反应和外部环境的影响，会产生收缩。当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。此外，混凝土的温度应力和温差也会引起裂缝，升温时会产生压应力，而降温时会产生拉应力。水平裂缝则主要是由于混凝土的长期荷载和地基不均匀沉降引起的[3]。其次，针对裂缝产生的原因，采取相应的处理措施。对于竖向裂缝，可以采用以下方法进行处理：一是改善混凝土的配合比，提高混凝土的抗拉强度。可以通过添加纤维束、钢纤维等材料，提高混凝土的抗拉强度和抗裂性能。二是控制混凝土的收缩。在混凝土生产过程中，可以采用低收缩混凝土，降低水泥用量，添加矿渣粉、粉煤灰等掺合料，以减少混凝土的收缩。而水平裂缝，可以采用以下方法进行处理：一是加强地基处理，提高地基承载力。可以通过加固地基、采用深基础等方式，提高地基的承载力，减小不均匀沉降。二是优化混凝土结构设计。可以通过调整混凝土的截面尺寸、加强配筋、采用连续梁等结构形式，提高结构的整体性和抗裂性能。三是合理安排施工工艺。可以采用分层施工、后期维护等措施，减小混凝土的应力集中，提高结构的抗裂性能。

2.3 不断创新施工工艺

在混凝土施工过程中，要想确保混凝土的质量和性能：一是要保证混凝土的搅拌时间充足、搅拌均匀：混凝土的搅拌是保证其性能稳定的关键环节。在搅拌过程中，应控制好搅拌时间，确保混凝土充分搅拌，避免搅拌不均匀导致混凝土性能不稳定。同时，还应注意搅拌速度的控制，防止过快的搅拌速度导致混凝土的性能受损。二是进行充分的振动：在混凝土浇筑过程中，充分的振动是确保混凝土密实的重要手段。通过振动，可以使混凝土中的气泡排出，减少混凝土内部的孔隙，提高其密实性和抗压强度。在振动过程中，应注意振动频率和振动幅度的控制，避免振动不足或过度振动导致混凝土性能受损。三是防止过早在现浇板上进行有影响的活动：在混凝土浇筑完成后，应给混凝土一定的时间进行硬化和养护。在此期间，应尽量避免在现浇板上进行有影响的活动，如过早放置重物、过早施工等，以免影响混凝土的强度发展。四是采取防护措施应对天气变化：混凝土施工过程中，天气变化对混凝土的性能和质量有很大影响[4]。在遇到雨、雪、风等恶劣天气时，应采取相应的防护措施，如遮盖、防风、防雨等，以保证混凝土施工的正常进行。五是注重混凝土的养护工作：混凝土养护是确保混凝土性能和质量的关键环节。在养护过程中，应注意保持养护环境的湿度和温度适中，避免混凝土内部水分过快蒸发，导致裂缝的产生。同时，还应注意避免养护过程中混凝土受到外力损伤，影响其性能和质量。

2.4 加强对混凝土养护的重视

混凝土浇筑完成后，养护是确保其性能和质量的重要环节。正确的养护方法可以促进混凝土的水化反应，提高其强度和耐久性，防止裂缝的产生。在不同的混凝土结构和环境条件，其养护时间会有所不同。一般情况下，养护时间应遵循混凝土施工规范和设计要求。对于早期强度较高的混凝土，养护时间通常为14～28 天；对于常规强度的混凝土，养护时间通常为28～90 天。其次，应保持混凝土的湿度，以促进水泥水化反应。通常可以通过喷水、湿布覆盖、设置保湿剂等方法来保持混凝土湿度。需要注意的是，保持湿度时应避免水分过多，导致混凝土内部出现水泡或毛细孔，影响其密实性和抗压强度。此外，在混凝土在养护过程中，表面温度的控制十分重要。过高或过低的表面温度都会影响混凝土的强度发展。一般情况下，混凝土表面温度应控制5～30 摄氏度之间[5]。在夏季高温时期，可以采取遮阳、喷水等措施降低表面温度；在冬季低温时期，可以采取保温措施提高表面温度。另外，在养护过程中，应定期检查混凝土的养护质量，确保其符合要求。检查内容包括混凝土的湿度、表面温度、裂缝情况等。对于养护质量不合格的部分，应及时采取措施进行整改。最后，还应注意环境因素对混凝土的影响。避免在养护期间遭受雨水、风沙等恶劣天气的侵蚀，影响混凝土的质量。同时，在养护期间，还应注意避免振动和冲击，防止对混凝土造成损伤。

3 结论

综上所述，本文针对房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的问题，从材料选择、混凝土配比设计、施工工艺和养护等方面提出了相应的控制策略。在实际工程中，要根据具体情况，综合运用这些策略，有效地控制现浇混凝土裂缝，提高建筑质量与安全。