从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题

安鸿彬，王好强

（1.山东龙建设计集团有限公司，山东 潍坊 262700；2.山东汇港建筑设计研究院有限公司，山东 潍坊 261000）

1 建筑结构裂缝的常见形式

（1）应力裂缝。塑性收缩、碳化收缩等收缩问题会引起混凝土结构裂缝，这种裂缝一般被称为应力裂缝。混凝土在硬化的过程中，经常会出现因为水分蒸发导致体积缩小的现象，进而导致混凝土结构产生收缩的现象，这时墙板的四周就会由于支座的约束作用不能自由地伸展[1]。如果混凝土的收缩导致约束力达到一定程度时，就会导致浇板出现裂开的情况，而且混凝土结构裂开的部位一般都会出现在应压力比较集中的部位，进而产生应力裂缝。而且如果过早拆模，混凝土还没最终凝结，这时在混凝土上施加压力，也会导致混凝土结构出现变形裂开的现象。实际工程中，还应该区分好应力裂缝以及温度应力裂缝。

（2）沉降裂缝。混凝土结构在浇筑之后仍处于塑性状态的0.5～3h内，当混凝土结构的表面水光消失后，沿着房梁以及混凝土板上钢筋的走势就会产生裂缝，这就是沉降裂缝[2]。在混凝土浇筑的过程中如果钢筋或模板影响了骨料的均匀沉降，就会导致混凝土沉陷过高或者是钢筋、模板沉降过小。

（3）温度应力裂缝。混凝土浇筑后，混凝土结构的表面会有一定程度的温度差，这时水泥水化产生的热量不能及时散发出去，但是混凝土表面的散热条件特别好，这就会导致混凝土的内外产生温度差，在表面拉应力和内部压力的作用下就会产生裂缝，这就是温度应力裂缝。

（4）收缩裂缝。在混凝土硬化前，还处于塑性状态时，上部混凝土的沉降现象会受到一定的限制，当出现骨料或者钢筋以及面积较大的混凝土时就会导致水平方向的收缩比垂直方向的收缩困难，进而导致不规则的深层裂缝出现，这就是收缩裂缝。收缩裂缝相互之间是平行的，间距在0.2～1mm，并且存在一定的深度[3]。

2 建筑中容易产生裂缝的位置

（1）大体积混凝土板。较大体积的混凝土板容易出现裂缝况，其产生裂缝的主要原因是将体积过大的铁板一次性浇筑，在温度不断上升的过程中很容易导致内外产生较大的温差，这时强度较低的混凝土板的表面就会产生裂缝。

（2）混凝土梁板。温差裂缝、收缩裂缝、结构裂缝是混凝土梁板裂缝的主要形式。混凝土外部温度经常会有较大幅度的变化，导致大体积混凝土出现热胀冷缩的现象，进而产生温差裂缝。如果混凝土梁板的刚度小于墙体的刚度，就会导致结构裂缝的产生，结构裂缝一般都是产生在梁板的薄弱位置以及截面的位置。在混凝土结构出现塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩以及失水收缩时就容易产生收缩裂缝[4]。

（3）地下室墙板。地下室的混凝土墙板出现裂缝的原因一般有3种：①地下室环境温度对墙板的影响；②基础对墙板的作用力大于桩基对基础的约束，这时墙板裂缝发生的概率会明显提高；③气温快速升高或下降时，墙板的比热容较小，导致墙板快速降温，这时墙板难以养护，容易出现裂缝的情况[5]。

（4）使用高强度混凝土的位置。在建筑业不断发展的过程中，高强度混凝土的应用越来越广泛，但是高强度的混凝土与普通混凝土的材料构成有很大的差异，高强度混凝土在水泥水化的过程中，引起高强度混凝土的生成以及硬化导致的混凝土结构体积缩小产生裂缝的概率会更大一些，明显大于普通的混凝土结构。

3 建筑结构裂缝的成因

（1）建筑表面塑性收缩产生的裂缝。塑性收缩产生的裂缝在建筑物的表面很常见，形成这种裂缝的原因有很多种，一般是由以下原因导致：混凝土表面的水分蒸发过快，或者模板表面的水分过快地被混凝土表面吸收。建筑结构在完成混凝土浇筑后，在塑性条件下混凝土表面的水分蒸发就会过快，而且没有在浇筑后快速对混凝土的表面进行覆盖，这就会导致裂缝出现。在天气过差的环境下更容易出现这种情况。如果在大风或者炎热的天气下，混凝土在浇筑后的3h内没有进行遮盖，就会导致表面水分挥发，产生裂缝。混凝土自身的水化热过高也会导致混凝土急剧收缩，进而产生裂缝的现象。

（2）建筑材料导致的裂缝。在混凝土中会使用到水泥、砂以及石头等材料，如果水泥的质量达不到相应的要求就会导致在混凝土中出现裂缝的情况，而且泥、石子以及砂的质量也会对混凝土的质量产生直接影响。这些原材料之间的搭配比例需要引起重视，混凝土结构会受到掺水量的多少以及原料搭配的影响。此外，原料的使用期限也会对其质量产生影响。原料都有自己的使用保质期，一旦应用的原料超过保质期，其质量就会受到影响，使用过期的原材料很容易导致混凝土出现裂缝。

（3）温度差产生的裂缝。混凝土浇筑后，水泥内部的水化热很难被发散出去，这就会导致混凝土内部的温度过高，但是混凝土表面的温度会很快散开，这就会导致混凝土结构的内外产生温度差，使得缓凝土的表面出现拉应力，混凝土的内部出现压应力，进而导致混凝土由于温度差产生裂缝[6]。混凝土的表现以及周围出现较大的温度梯度时，混凝土表面的拉应力就会较大，导致混凝土的龄期较短。混凝土的抗拉强度由于温差产生的拉应力超出了抗拉强度，就会导致混凝土表面出现裂缝。

4 建筑结构产生裂缝的防治措施

（1）平面设计科学化。在进行建筑物平面设计时要保持规则状态的设计，防止平面出现异常变化。当平面出现凹口时，在凹口的边缘要添加拉梁，增设配筋以及增大凹口周边楼板的厚度。要按照相关标准严格控制房屋长度，在长度超出标准范围时，超出部分较小可以在中部设置后浇带。后浇带间距在30m左右，位置在楼板和梁的1/3跨处，宽度为900m左右，彻底分开后浇带时应将墙、板、梁以及钢筋之间保持良好的搭配[7]。如果房屋的长度超出标准过多，必须添加变形缝。主楼与群房间的高度相差较大时，在中间的位置必须设置后浇带或沉降缝，以此缩小由基础沉降造成的裂缝。对于外露的构件，如果水平长度大于12m要添加伸缩缝；水平长度超过40米的房屋，要在楼板中部添加后浇带，以达到减少混凝土温度差以及收缩应力的目的。对于单元分户的墙下砖混结构，要断开后浇筑楼板，切断钢筋但是不断开圈梁。

（2）严格选择材料。对于矿渣水泥以及热化值较低的水泥适宜用作大体积混凝土的材料。为了增强混凝土的拉伸度，可以添加适量的盐水防裂剂或外加剂等，以提升水泥浆的稠度。砂率骨料更要严格按照国家的标准选择，并进行相应的优化处理。

（3）做好产生裂缝的温差防控。在设计建筑物的高度时，尽量将屋面控制在相同的高度。如果在建筑的结构中出现错层的房屋，在错层的位置要设置墙构造柱，最好设置在纵墙以及横墙交汇的位置。设置梁圈可以对混凝土结构的温度裂缝产生较好的控制作用。墙构造柱以及项圈构成的网格，可以对墙体产生一定的约束作用，对砌体的抗裂性也有一定的改善作用，可以显著提高砌体的受力性。利用微膨胀混凝土也能对温度裂缝起到一定的抵抗作用，但是需要准确地把控膨胀混凝土的配合比以及做好后期的养护工作，以达到减轻屋面板裂缝的目的。对于超长建筑，在使用微膨胀剂时要谨慎，因为微膨胀剂会导致混凝土的内部产生极大的离散性，对于微膨胀剂的用量与伸缩缝的间距都很难把控，会给设计人员带来一定的困难。在实际施工中，使用微膨胀剂需要根据相关的措施来计算使用量，只有在超出规定值的情况下才能增加伸缩缝的距离。

（4）强化混凝土的浇筑以及养护工作。在混凝土浇筑时，尽量选择分层浇筑的方法，也就是在完成一层的浇筑后再进行下一层的浇筑，逐层施工，直到浇筑完成为止。也可以采取分段分层的浇筑方法，从最底层开始浇筑，在浇筑到2～3层里面时再返回第二层进行浇筑，逐层浇筑[8]。还可以采取斜面分层法的方式进行浇筑，但是建筑物的斜坡面必须小于30%，这样的浇筑方式适用于长度超过厚度3倍的建筑情况。但是需要注意的是，连续进行浇筑时，不能存在施工缝，而且要在下一层初凝之前将上一层的浇筑完成。对于混凝土的养护工作，一般是在混凝土结构内的热量散发完成后再进行洒水养护工作。在完成浇筑后，应该先在混凝土表面盖上薄膜，防止混凝土热量散失过快，导致表面水分蒸发产生裂缝。

5 结束语

很多原因都会导致建筑结构产生裂缝，包括设计因素、施工因素等。在建筑工程中，要严格按照相关的要求标准进行建设，针对各个环节采取科学的防范以及应对措施，严格控制建筑结构裂缝，提升建筑施工的质量。