淺談高層建筑混凝土產生裂縫的原因
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【摘 要】高層建筑工程施工與混凝土施工密不可分，混凝土施工不規范，或者是受到外界環境等因素的影響，會致使混凝土產生裂縫，倘若不及時妥善處理，當裂縫發展到一定程度之后，混凝土內部的鋼筋就會處于裸露的狀態，引起銹蝕情況，繼而影響到整個高層建筑工程的安全性、耐久性。本文從以下幾個方面圍繞著高層建筑混凝土裂縫的成因與治理展開論述。
【關鍵詞】高層建筑；混凝土；裂縫；成因
1高層建筑混凝土產生裂縫的原因
1.1混凝土材料的原因
混凝土是一種由砂、石、水泥、水及其他外加劑、礦物摻和料混合而形成的非均質脆性材料，因為在建筑中材料起決定性的作用，對材料有兩方面的嚴格要求：一是材料的質量，如在混凝土結構中，應選用水化熱較低的水泥作為主要的施工材料，這樣能夠降低由于水泥水化熱引起的溫度裂縫；砂、石的粗細程度會影響混凝土的強度；外加劑和摻合料會影響混凝土的硬化速度；二是為了提高結構的穩定性，會將水泥、砂子、石子和鋼筋一起混合，然而水泥的用量和鋼筋配置的多少也會對裂縫產生一定的影響。因此，在配置混凝土時，所有材料的用量并不是越多越好，要有專業人員進行計算、配比，否則會引起很多問題，要根據施工現場情況，考慮所有因素，計算出各種材料最合適的配合比。
1.2混凝土的設計原因
第一，工程師設計結構不規范。工程師在設計時由于工作疏忽，將錯誤的數據計算到載荷中，或者忘記計算一些位置的載荷，導致這些部位的載荷要求達不到標準。另外，工程師因為沒有足夠的現場經驗，在進行工程結構設計時，沒有考慮到現場環境及溫濕度對混凝土的實際影響，最終都會導致混凝土裂縫的產生。第二，配合比設計不合理。工程師在配合比設計過程中，對于水泥、石子和沙等規格、型號、選擇不正確，就會產生混凝土在攪拌完成后保水能力過大的問題，大大增加了混凝土的收縮能力，最終造成混凝土裂縫的產生。第三，結構頂部設計不規范。以建筑設計為例，建筑頂部設計應當遵循結構力學的設計標準，在實際設計時，為了達到美觀的效果，將建筑物頂部設計成懸挑、長短柱、異形等結構造型，違背了結構力學的設計原則，導致混凝土裂縫的產生。
1.3溫度裂縫
當外界環境的溫度變化過大時，具有較大體積的混凝土就會產生裂縫問題。此時混凝土內部產生裂縫的原因是其內部各種材料在攪拌、振搗、凝結的過程中，外界環境的溫度與混凝土的溫度逐漸形成了較為緊密的聯系。換成另外一種說法就是，當外界環境的溫度迅速升高時，混凝土的溫度也會有著較大幅度的升高，這時由于內部混凝土硬化產生大量的熱，與混凝土外部環境溫差較小，裂縫產生的原因主要是由于外部環境的高溫導致混凝土拌合物中的水分、空氣快速逸出導致。當外界溫度迅速降低時，由于內部混凝土硬化產生大量的熱，與混凝土外部環境溫差較大，裂縫產生的原因主要是內部混凝土受熱膨脹、外部混凝土遇冷收縮導致，這時混凝土內部就會出現溫度應力，導致混凝土會出現裂縫。除此以外，外界環境的濕度也會對混凝土的干縮產生影響，從而導致混凝土出現裂縫。
1.4塑性收縮裂縫
混凝土自縮程度是導致混凝土產生裂縫的主要原因之一，而配合比及原材料選擇的合不合理又直接關系到混凝土自縮的程度。配合比不合理或未按合理的配合比拌制混凝土，均會對混凝土的自縮程度造成影響，從而導致裂縫產生，例如當混凝土水泥用量和用水量越高，混凝土的自縮程度就越大，裂縫也就越容易產生。原材料不一樣，混凝土的自縮程度也不一樣，例如：鋁酸鹽水泥和早強水泥的自縮值較大，而中熱、低熱水泥的自縮值較小，礦渣水泥后期的自縮值較大。水泥的細度對自縮值也有影響，較細的水泥在早期表現出較大的自縮速度。
2高層建筑混凝土裂縫的治理措施
2.1優選原材料
第一，水泥。選用低水化熱的水泥，不宜選用硅酸鹽水泥。如，選用粉煤灰水泥、火山灰水泥、礦渣水泥、復合水泥等。在混凝土施工中，將冷卻水管埋設到混凝土內部，用于降低大體積混凝土內部溫度。第二，粉煤灰。選用質量合格的粉煤灰摻入水泥中，利用粉煤灰水化熱比水泥低的特性，減少混凝土硬化時內部溫升。同時，粉煤灰還具備減水性，可在保證混凝土性能不變的前提下減少單位用水量，進而減小混凝土單位體積的收縮量，可以有效的減少收縮裂縫的產生。第三，減少粗骨料的比表面積。選用較大粒徑的骨料，如中粗砂中，通過摻入適量的粗骨料，可以減少水泥和水的用量。當粗骨料運至施工現場之后，要在現場搭設遮陽棚，避免粗骨料受太陽直射產生過高溫度。在攪拌之前，應用冷水沖洗骨料，降低骨料自身溫度。第四，外加劑。選用性能良好的減水劑摻入到混凝土中，減少混凝土中的水泥和水的用量，避免混凝土收縮裂縫的產生。
2.2合理規劃建筑結構設計
工程師在進行設計工作時，要對建造過程中產生的應力問題進行模擬分析和研究，嚴格管控符合標準要求的小面積混凝土裂縫。建筑結構設計合理規范，并分析每個部件的受力情況，有助于提升建筑結構的總體剛度和安全性能。在設計跨度較大的建筑結構時，必要的時候可以采用沉降縫的設計。同時，建筑結構不易復雜，應當堅持簡單性原則，也要考慮到對相鄰建筑物產生的影響。為了保證混凝土建筑高品質，工程師在設計時需要綜合考慮到許多因素，例如現場地質特征、環境條件及溫濕度條件等，才能有效避免混凝土裂縫的產生。
2.3溫度裂縫處理措施
為了避免溫度應力引起的裂縫，可以采用溫度控制和優化約束的方法對其進行處理?？刂茰囟鹊姆椒ㄓ幸韵聨c：首先，優化骨料的分類，減少混凝土中水泥的用量，例如選擇干貧混凝土，添加混合材料，如添加增塑劑或空氣滯留劑；其次，控制澆注混凝土時的溫度驟降，攪拌過程中不得隨意加水，混凝土一般不采用礫石；在夏季由于高溫，澆注混凝土時應降低澆注層的厚度，以利于混凝土表面熱量的快速散失，同時還可以在混凝土中采用冷卻水管冷卻；在冬季，由于溫度很低，混凝土表面必須采取隔熱保溫措施：采用科學劃分、流水施工和分層分塊的方式進行澆筑，主要目的是為了防止混凝土內外產生較大的溫差；在澆筑完成后，要嚴格按照養護條件對其進行養護。
2.4降低荷載
在進行混凝土施工的過程中，荷載也是產生裂縫的一個重要原因。在實際的施工過程中，施工技術人員和設計、監理人員一定要注意控制荷載，注意避免由結構應力所引起的裂縫。除此之外，為了減少建筑工程中內部出現混凝土的裂縫，首先就要做到篩查裂縫可能出現的部位以及裂縫的基本形式，判斷有沒有可能受到其他外界因素的影響等；其次注意混凝土澆注過程中骨料位置，由于骨料也十分容易下沉，有可能會造成沉陷裂縫和塑性裂縫。為了避免在其他施工工序作業期間對沒有完全凝結的混凝土造成沖擊或震動，可以控制好時間在混凝土初凝或終凝前的這段時間進行第二次抹壓處理，對控制裂縫產生具有比較好的效果。通常狀況下，在混凝土施工完工一天之后就可以進行分批次的輕卸、輕放或者是分散的放置材料，也可以在新澆筑的混凝土的表面鋪設一些舊的木模板，從而降低混凝土自身需要承擔的荷載，并最終減小樓板出現裂縫的可能性。
3結束語
為了解決高層建筑工程混凝土裂縫多的問題，切實提高建筑工程的施工質量，需要仔細對可能影響工程質量、容易出現裂縫的因素進行分析。通過加強設計與施工等方面合作的強度，讓設計緊緊地抓住影響施工質量的因素，并且列入設計考慮范圍。通過對影響因素科學、合理的分析，制定出能夠有效減少裂縫的優化設計方案，施工現場嚴格落實針對混凝土裂縫的各項防治措施方案，進而提高建筑物整體的安全性、耐久性。
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（作者單位：煙臺萬華節能工程科技有限公司）
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