探讨建筑结构混凝土裂缝的成因及控制策略

徐超 浙江耀华规划建筑设计有限公司

1 前言

建筑与人们的日常生产生活息息相关，提高建筑的施工质量是建筑行业永恒的研究课题。在建筑工程结构中，混凝土材料是一种常见的建筑材料，由于该建筑材料的相关特性，如果设计工作出现错误，就有可能出现不同程度的开裂。建筑结构对整体安全和稳定有非常大的影响。本文从建筑结构设计中产生裂缝的原因进行分析，认为建筑结构设计应抓好设计工作质量，加强对混凝土材料的管控，防范、控制温度裂缝，优化地基不均匀沉降等问题，多措并举，切实做好建筑结构设计裂缝控制工作。

2 混凝土裂缝成因研究的现实意义

混凝土裂缝问题是备受关注的质量通病，无论是结构设计人员、施工人员、监理及业主都对裂缝控制作为施工质量的一项技术指标。裂缝的产生不仅对结构的可靠性产生重大影响，也会直接影响建筑的美观及使用功能。如：地下室外墙裂缝会造成地下室墙面渗水，墙面发霉等。裂缝还会影响混凝土与钢筋的共同受力模式，混凝土开裂会使钢筋暴露于空气或水中，从而腐蚀钢筋，降低结构构件耐久性，减少结构的使用年限。当裂缝产生时，为了解决裂缝对建筑结构的影响，往往会采取各种补救措施，这个过程也会造成资源和人力的浪费。加强对混凝土裂缝的成因研究，能科学有效的找到混凝土开裂的原因，从而控制混凝土设计和施工过程中裂缝，有效提高建筑结构的安全性、经济性和适用性，更好地实现建筑功能。

3 产生裂缝的原因分析

3.1 压力因素的影响

压力因素影响建筑结构的开裂，混凝土结构出现异常收缩是造成裂缝出现的主要原因。主要过程有：塑性、磁化和干燥。混凝土结构硬化的过程中，会蒸发大量的水蒸气，建筑工程会出现收缩现象。但由于基础楼层的限制，建筑物的收缩受到一定的限制，而且随着收缩的不断增加，对支座的约束也会增大，这时，混凝土会发生开裂的情况。锯切力集中，使混凝土板产生裂缝，这时候裂缝的位置会出现在混凝土板的中间位置。此外，混凝土结构的不完全凝固也是造成建筑结构出现裂缝的重要因素，因为结构混凝土强度等级未达标。

3.2 温差引起的裂缝

部分地区气候条件相对恶劣，天气不稳定。在天气状况不稳定的地区，昼夜温差很大，会出现炎热或寒冷的天气，在温度变化中混凝土施工质量得不到有效保证，这是因为混凝土开裂与温度有着非常大的关系。在混凝土振动之前水分就发生了损失，这使得混凝土无论振动多少次，也不能控制开裂的现象，这是因为混凝土在低温环境下容易冻结，在这种情况下，混凝土的黏度也大大降低。

3.3 因施工过程质量而产生的裂缝

施工过程质量造成的裂缝主要由建筑物的浇筑、运输、装配组成，如果相应的施工人员在施工过程中粗心大意或相应的施工工序不合理，就会导致混凝土出现各种裂缝，产生裂缝的结果大大影响混凝土的质量。

3.4 收缩引起的裂缝

混凝土在施工过程中由于各种因素问题，在不同程度上导致混凝土收缩，而在收缩过程中会产生大量的裂缝，导致混凝土整体体积逐渐变小。根据以往的相关施工经验，产生收缩裂缝主要是由于水分蒸发引起的裂缝及相应的化学收缩裂缝等因素。收缩裂缝常在浇筑和养护工作完成一周左右时间逐渐出现，混凝土变形程度也随相应因素导致各不相同。

3.5 其他类型裂纹及其成因

不同类型的裂缝及其成因通常与不合适的混凝土材料密切相关。建设单位为追求一定的经济利益，在建筑材料的选择阶段、采购阶段违法作业，在施工阶段使用有缺陷的建筑材料。此外，一些建筑出现裂缝是由于建筑施工技术应用不充分，施工质量出现问题时也会出现裂缝。

4 房屋建筑结构裂缝特征及危害

4.1 房屋建筑结构裂缝特征

通过大量的调查研究，得出结论和分析，建筑物的裂缝具有以下特点：①房屋建筑结构大部分裂缝出现在竖向结构中，且与竖向结构的高度有关。通过对裂缝观察，发现裂缝通常是中间较宽，并沿建筑结构延伸，裂缝末端无法确定位置。②大多数建筑物的裂缝宽度在0.3mm 以上。③裂缝主要集中在建筑物墙体的中部，而墙体的端部相对较小。④应注意温度对结构裂缝的影响，混凝土浇筑后不及时有效的养护是造成建筑物结构裂缝的主要原因。⑤建筑结构中的裂缝如果不及时处理，会不断发展扩大，裂缝的数量和宽度不断增加，进一步破坏建筑结构。⑥墙体裂缝处可能会出现渗漏，但渗漏并不严重。

4.2 房屋建筑结构裂缝的危害

①降低建筑结构的整体强度。建筑结构中的裂缝会影响建筑结构中钢筋的性能，而建筑结构中出现裂缝后，钢筋会与空气接触并引起腐蚀。钢筋的腐蚀直接降低其性能，削弱或丧失钢筋对结构的支撑能力，降低主体结构的强度。该结构具有长期影响，具有很高的安全风险。

②降低建筑结构的刚度。建筑结构出现裂缝后，会沿建筑结构继续发展，破坏程度不断增加。随着建筑结构裂缝的发生和变化，建筑结构的刚度不断减弱，最终导致建筑结构的变形和破坏，直接影响建筑结构的安全。

③建筑结构的抗剪承载力减弱。建筑结构中的裂缝不仅会降低工程质量，还会影响建筑结构的抗剪承载力。建筑结构的强度和刚度因裂缝而减弱，同时抗剪承载力也降低。

5 建筑结构设计裂缝的解决措施

5.1 控制温度

温度对混凝土施工质量的影响，施工队必须控制温度变化，避免混凝土出现温度裂缝。当然，天气温度很难控制，但施工队应避免在高温或低温开展施工。可选择适合混凝土施工的气候施工，有效防止混凝土温度裂缝。如果无法改变温度条件，在这种特殊情况下，施工队必须采取适当措施确保项目质量。例如，当高温天气持续时，在混凝土施工期间，必须定期喷水冷却混凝土建筑现场，使混凝土中的水不会蒸发，混凝土黏度不会受到太大影响。当天气寒冷时，可对建筑材料加热，还必须确保混凝土在较低温度下不会冻结，这可以有效防止混凝土在施工后冻结和开裂。

5.2 混凝土养护

混凝土养护工作会直接影响混凝土的施工质量，通过监督施工团队能够及时有效地保护混凝土施工，防止混凝土凝结。可以在混凝土施工阶段的材料表面覆盖薄薄的塑料保护膜，可以有效防止温度对混凝土的影响，还必须定期喷洒混凝土，防止混凝土中水分过多，降低混凝土黏度。此外，在结构设计中加强对混凝土楼板裂缝的控制。在进行混凝土楼板的结构设计过程中，需要设计模板支撑结构的整体刚度，以防止在浇筑阶段由于不均匀沉降而引起混凝土内部结构拉应力和剪应力的变化。

在进行建筑结构设计时，阳角、转角和东西向单元跨结构件的结构需要采用双向双层钢筋，有些角间距做不到。在建筑物跨度超过4m的部分，必须将负弯矩钢框架分开穿通，并在外墙边缘安装放射性钢筋。每个角的径向钢筋不得少于8根，长度要求至少为2.1m。根据建筑结构的要求，合理控制钢筋间距，其他楼板的角度要求也可以达到后期的标准。配合径向钢筋的厚度，可有效消除裂缝。

5.3 保证结构设计的科学合理性

以往工程实践中结构裂缝的主要原因是早期结构设计不合理。设计师不按要求去施工现场检查，对所用材料不够了解，单方面按照相关标准规范进行设计。在这种情况下，建筑物的规模与场地的实际约束条件不匹配，一方面容易影响正常的施工进度，另一方面也容易造成结构质量问题。因此，工程结构设计活动必须尽可能多地收集现场数据进行现场检查和测量，合理设置建筑物的标准刚度体系，需要结合实际情况设计各部分的尺寸。

5.4 结构长度尺寸设计的合理性

相关设计人员在设计时，应注意建筑结构布局的规律性，避免布局外观突然变化。如果结构平面存在不平整，结合实际情况，需要在缺口边缘设计受拉梁，同时对于缺口周围的楼板加厚处理。在加工缺口的过程中，需要按照相关的规定和施工要求，调整建筑结构的长度，如果结构长度不符合有关规定，则应设置后浇带以减小结构尺寸。一般情况下，后浇带应设置在1/3跨度的位置，后浇带宽度应控制在800mm～1000mm 范围内。膨胀加强带的宽度宜为2000mm，在加强带两侧布设致密的网状丝网，使混凝土与后浇带外侧分离。同时，在建筑结构设计中，结构设计师可以运用整体设计理念。在建筑结构的受力设计中，掌握结构基本受力原理，让受力分析以及受力图能够保持一致性。同时综合考虑强度、刚度以及稳定性。例如，在对30层的办公楼结构设计时，设计师可以通过加大构件的截面及配筋，以增强结构抵抗变形及构件内力的能力，使构件在外力干扰下保持原有平衡，从而调节建筑结构的受力平衡，防止因受力不平衡而产生较深的裂缝。

5.5 控制工程施工质量

建筑混凝土的施工质量控制直接关系到建筑的安全稳定。因此，在施工过程中，施工单位必须切实提高混凝土施工技术水平，施工人员必须严格执行相关施工标准。在混凝土浇筑的过程中，应充分考虑施工环境的影响，在高温环境下施工时，须采用分层浇筑施工，并使用散热功能，有效降低混凝土温度，改善外界环境高温的不利影响。还可以选择埋设水管进行物理冷却，这样可以改善建筑物的混凝土结构，既保证了混凝土结构的施工温度，又可以锁住混凝土中的水分和提高混凝土结构的抗裂性。在混凝土材料浇筑过程中，施工人员应充分考虑钢筋混凝土结构的施工位置，确保钢筋混凝土结构不受混凝土浇筑工作的干扰，有效保证稳定性。

保持整个建筑的混凝土结构强度。例如，在建筑物的混凝土结构中，梁体与建筑物楼板之间的混凝土材料的强度应尽可能保持相等，混凝土强度应与建筑物强度相同。墙和柱混凝土材料。如果建筑物的梁、柱、墙的混凝土等级超过楼板混凝土强度，需要有效调整节点核心区的混凝土强度，以提高承载力和抗裂性。如有必要，为了防止接头出现裂缝，需要通过校核计算，根据计算结果，确认是否增加接头的配筋以增加抗裂性能。

5.6 加强混凝土结构设计

为了控制施工过程中的结构开裂，首先要加强混凝土的结构设计。许多建设项目都没有对混凝土结构设计进行完善的分析。根据调查显示，大多数混凝土仍存在质量问题。因此，对于混凝土的结构设计，相关工作人员要拿出合理的设计方案，要重视加强结构设计，通过增加混凝土用量进一步推进设计工作。特别是与其他建筑材料相比，需要考虑混凝土整体热收缩的化学性质以及在混合过程中发生的化学反应。同时，要科学进行混凝土的合理配比，使混凝土在一定程度上达到最稳定的状态。在混凝土结构设计过程中，还要考虑混凝土对外界环境的温度、设备的使用等各个方面的影响。

当然，在设计过程中，还要坚持实用、合理的设计原则，最大限度地发挥混凝土在整个建设工程中的作用。因此，在设计混凝土结构时，有关部门应更加重视本领域相关工作者的工作，建设项目负责人应提高本领域的专业能力。

5.7 加强混凝土原材料质量控制

要想解决混凝土裂缝问题，还须从混凝土原材料的质量控制入手。从某种意义上说，混凝土的采购一定要正规，同时加强原材料的质检过程，做好相关检验材料的登记及备案，以便产生混凝土质量时，可以从混凝土供应的源头追溯原因。此外，在混凝土材料的运输及储存过程中，需采取合理、适当的保障措施，以免环境中各类因素影响材料的力学及化学性能。

5.8 提高建筑结构设计人员整体素质

对于整个建设工程，建筑结构设计人员在设计图纸时应明确施工过程的注意事项和图解，为制定施工方案提供前提条件。由于建筑物的施工计划是人决定的，施工人员的整体素质水平的高低与工程的施工质量是相互影响的。结构设计师素质的高低可以有效指导和解决施工现场出现的各种问题，例如：高水平的结构设计师可以预见施工过程中出现的问题，能准确把控施工过程中难点，提前为施工单位提供合理的施工建议及处理措施。此外，在建筑施工过程中，高素质的结构设计人员会定期评估和沟通施工人员及工艺，及时了解他们的问题与想法，为以后的设计项目整理经验。

6 结束语

总体而言，对于当前施工过程中出现的混凝土开裂问题，无论是设计人员还是施工人员都需要重视解决这一问题。虽然行业内对混凝土裂缝产生的原因的研究也越来越多，但是裂缝产生的原因十分复杂，迄今为止都没有成套的措施能够完全解决混凝土开裂问题。因此，只能依靠设计人员及施工人员的不断努力，力求将混凝土的裂缝控制在合理的范围内，才能确保建筑结构的经济性及可靠性。