浅谈高层建筑混凝土产生裂缝的原因

作者:未知

  【摘 要】高层建筑工程施工与混凝土施工密不可分,混凝土施工不规范,或者是受到外界环境等因素的影响,会致使混凝土产生裂缝,倘若不及时妥善处理,当裂缝发展到一定程度之后,混凝土内部的钢筋就会处于裸露的状态,引起锈蚀情况,继而影响到整个高层建筑工程的安全性、耐久性。本文从以下几个方面围绕着高层建筑混凝土裂缝的成因与治理展开论述。
  【关键词】高层建筑;混凝土;裂缝;成因
  1高层建筑混凝土产生裂缝的原因
  1.1混凝土材料的原因
  混凝土是一种由砂、石、水泥、水及其他外加剂、矿物掺和料混合而形成的非均质脆性材料,因为在建筑中材料起决定性的作用,对材料有两方面的严格要求:一是材料的质量,如在混凝土结构中,应选用水化热较低的水泥作为主要的施工材料,这样能够降低由于水泥水化热引起的温度裂缝;砂、石的粗细程度会影响混凝土的强度;外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度;二是为了提高结构的稳定性,会将水泥、砂子、石子和钢筋一起混合,然而水泥的用量和钢筋配置的多少也会对裂缝产生一定的影响。因此,在配置混凝土时,所有材料的用量并不是越多越好,要有专业人员进行计算、配比,否则会引起很多问题,要根据施工现场情况,考虑所有因素,计算出各种材料最合适的配合比。
  1.2混凝土的设计原因
  第一,工程师设计结构不规范。工程师在设计时由于工作疏忽,将错误的数据计算到载荷中,或者忘记计算一些位置的载荷,导致这些部位的载荷要求达不到标准。另外,工程师因为没有足够的现场经验,在进行工程结构设计时,没有考虑到现场环境及温湿度对混凝土的实际影响,最终都会导致混凝土裂缝的产生。第二,配合比设计不合理。工程师在配合比设计过程中,对于水泥、石子和沙等规格、型号、选择不正确,就会产生混凝土在搅拌完成后保水能力过大的问题,大大增加了混凝土的收缩能力,最终造成混凝土裂缝的产生。第三,结构顶部设计不规范。以建筑设计为例,建筑顶部设计应当遵循结构力学的设计标准,在实际设计时,为了达到美观的效果,将建筑物顶部设计成悬挑、长短柱、异形等结构造型,违背了结构力学的设计原则,导致混凝土裂缝的产生。
  1.3温度裂缝
  当外界环境的温度变化过大时,具有较大体积的混凝土就会产生裂缝问题。此时混凝土内部产生裂缝的原因是其内部各种材料在搅拌、振捣、凝结的过程中,外界环境的温度与混凝土的温度逐渐形成了较为紧密的联系。换成另外一种说法就是,当外界环境的温度迅速升高时,混凝土的温度也会有着较大幅度的升高,这时由于内部混凝土硬化产生大量的热,与混凝土外部环境温差较小,裂缝产生的原因主要是由于外部环境的高温导致混凝土拌合物中的水分、空气快速逸出导致。当外界温度迅速降低时,由于内部混凝土硬化产生大量的热,与混凝土外部环境温差较大,裂缝产生的原因主要是内部混凝土受热膨胀、外部混凝土遇冷收缩导致,这时混凝土内部就会出现温度应力,导致混凝土会出现裂缝。除此以外,外界环境的湿度也会对混凝土的干缩产生影响,从而导致混凝土出现裂缝。
  1.4塑性收缩裂缝
  混凝土自缩程度是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一,而配合比及原材料选择的合不合理又直接关系到混凝土自缩的程度。配合比不合理或未按合理的配合比拌制混凝土,均会对混凝土的自缩程度造成影响,从而导致裂缝产生,例如当混凝土水泥用量和用水量越高,混凝土的自缩程度就越大,裂缝也就越容易产生。原材料不一样,混凝土的自缩程度也不一样,例如:铝酸盐水泥和早强水泥的自缩值较大,而中热、低热水泥的自缩值较小,矿渣水泥后期的自缩值较大。水泥的细度对自缩值也有影响,较细的水泥在早期表现出较大的自缩速度。
  2高层建筑混凝土裂缝的治理措施
  2.1优选原材料
  第一,水泥。选用低水化热的水泥,不宜选用硅酸盐水泥。如,选用粉煤灰水泥、火山灰水泥、矿渣水泥、复合水泥等。在混凝土施工中,将冷却水管埋设到混凝土内部,用于降低大体积混凝土内部温度。第二,粉煤灰。选用质量合格的粉煤灰掺入水泥中,利用粉煤灰水化热比水泥低的特性,减少混凝土硬化时内部温升。同时,粉煤灰还具备减水性,可在保证混凝土性能不变的前提下减少单位用水量,进而减小混凝土单位体积的收缩量,可以有效的减少收缩裂缝的产生。第三,减少粗骨料的比表面积。选用较大粒径的骨料,如中粗砂中,通过掺入适量的粗骨料,可以减少水泥和水的用量。当粗骨料运至施工现场之后,要在现场搭设遮阳棚,避免粗骨料受太阳直射产生过高温度。在搅拌之前,应用冷水冲洗骨料,降低骨料自身温度。第四,外加剂。选用性能良好的减水剂掺入到混凝土中,减少混凝土中的水泥和水的用量,避免混凝土收缩裂缝的产生。
  2.2合理规划建筑结构设计
  工程师在进行设计工作时,要对建造过程中产生的应力问题进行模拟分析和研究,严格管控符合标准要求的小面积混凝土裂缝。建筑结构设计合理规范,并分析每个部件的受力情况,有助于提升建筑结构的总体刚度和安全性能。在设计跨度较大的建筑结构时,必要的时候可以采用沉降缝的设计。同时,建筑结构不易复杂,应当坚持简单性原则,也要考虑到对相邻建筑物产生的影响。为了保证混凝土建筑高品质,工程师在设计时需要综合考虑到许多因素,例如现场地质特征、环境条件及温湿度条件等,才能有效避免混凝土裂缝的产生。
  2.3温度裂缝处理措施
  为了避免温度应力引起的裂缝,可以采用温度控制和优化约束的方法对其进行处理。控制温度的方法有以下几点:首先,优化骨料的分类,减少混凝土中水泥的用量,例如选择干贫混凝土,添加混合材料,如添加增塑剂或空气滞留剂;其次,控制浇注混凝土时的温度骤降,搅拌过程中不得随意加水,混凝土一般不采用砾石;在夏季由于高温,浇注混凝土时应降低浇注层的厚度,以利于混凝土表面热量的快速散失,同时还可以在混凝土中采用冷却水管冷却;在冬季,由于温度很低,混凝土表面必须采取隔热保温措施:采用科学划分、流水施工和分层分块的方式进行浇筑,主要目的是为了防止混凝土内外产生较大的温差;在浇筑完成后,要严格按照养护条件对其进行养护。
  2.4降低荷载
  在进行混凝土施工的过程中,荷载也是产生裂缝的一个重要原因。在实际的施工过程中,施工技术人员和设计、监理人员一定要注意控制荷载,注意避免由结构应力所引起的裂缝。除此之外,为了减少建筑工程中内部出现混凝土的裂缝,首先就要做到筛查裂缝可能出现的部位以及裂缝的基本形式,判断有没有可能受到其他外界因素的影响等;其次注意混凝土浇注过程中骨料位置,由于骨料也十分容易下沉,有可能会造成沉陷裂缝和塑性裂缝。为了避免在其他施工工序作业期间对没有完全凝结的混凝土造成冲击或震动,可以控制好时间在混凝土初凝或终凝前的这段时间进行第二次抹压处理,对控制裂缝产生具有比较好的效果。通常状况下,在混凝土施工完工一天之后就可以进行分批次的轻卸、轻放或者是分散的放置材料,也可以在新浇筑的混凝土的表面铺设一些旧的木模板,从而降低混凝土自身需要承担的荷载,并最终减小楼板出现裂缝的可能性。
  3结束语
  为了解决高层建筑工程混凝土裂缝多的问题,切实提高建筑工程的施工质量,需要仔细对可能影响工程质量、容易出现裂缝的因素进行分析。通过加强设计与施工等方面合作的强度,让设计紧紧地抓住影响施工质量的因素,并且列入设计考虑范围。通过对影响因素科学、合理的分析,制定出能夠有效减少裂缝的优化设计方案,施工现场严格落实针对混凝土裂缝的各项防治措施方案,进而提高建筑物整体的安全性、耐久性。
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  (作者单位:烟台万华节能工程科技有限公司)
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