○ 丹寨县住房和城乡建设局 马南波
近年来,随着城市高质量发展的要求,对建筑业来说,既是机遇也是挑战。从严格把控建筑质量的要求来说,对建筑的裂缝控制有更高的要求。由于建筑构件裂缝成因较多,同时对建筑物的安全构成加大的威胁。为了改变这种状况,必须明确裂缝类型、影响和成因,并制定相应的防治对策。
一、裂缝的类型
(一)塑性沉降裂缝
塑性沉降裂缝是因钢筋、模板等在砼集料沉陷过程中形成的,其最大特点是:钢筋、模板等在混凝土浇筑后0.5小时至3小时内,初期凝固后,沿钢筋方向形成,其特点是“中间宽,两边细”,呈现纺锤形外形。最常见的是在建筑物的变断面和梁板交叉处与梁柱相交处,裂缝的深度一般可达到钢筋表面。在施工中,由于模板变形,浇筑过程中模板位移导致裂缝。
(二)塑性收缩裂缝
在工程中,大多数出现的塑性收缩裂缝都是因为施工工艺不合理,其主要原因是由于混凝土在表层的水分散发速度过快而形成不规则和多角形裂缝方式。裂缝最短只有数公分,最长可为十公分。在初期,这些裂隙呈现出在构件表面有裂纹的特点,并伴随着时间的流逝而不断地产生持续裂缝。
(三)温度应力裂缝
温度是影响温度应力裂缝产生的最大原因。在施工期间,由于施工周期的延长,昼夜温差增大,室内和室外的温差增大,使混凝土的内部和外部热量分布不均,若温差张拉强度超过了混凝土自身承受的极限值,就有发生裂缝的危险。温度应力不但在表层产生,而且在构件内部也存在,裂缝的深度不均匀,会对结构的受力造成很大的影响,从而使其性能下降。
二、结构裂缝的形成原因
(一)地质因素
地质勘察是建筑工程的重要内容之一,其施工质量与工程效果有很大的影响。如果调查得不够细致,就会造成数据扭曲。由于缺乏必要的基础,导致了最终的设计成果产生了误差,从而产生了裂缝。
(二)施工因素
施工过程中,确保施工中承重构件安全性和稳定性是建筑物安全使用的必然条件,在施工过程中,控施工技术、施工顺序、施工保障等组织保障到位,可以最大限度减少施工产生的裂缝。但从实际情况看,项目施工方施工技术、管理等水平良莠不齐,这是导致裂缝较为常见的因素。
(三)人为因素造成的裂缝
首先,部分项目设计者未按有关规范进行防裂缝方案和措施,或采用相应的预防措施,但对项目的整体把控不够,导致对裂缝的控制效果差。有些设计中未考虑到温度应力,导致构件有较大的变形;其次,使用的材料不合格,造成构件开裂。
(四)混凝土温度不符合施工标准
由于夏季炎热潮湿,冬季寒冷干燥,温度差异比较大,因此,混凝土的材质很容易发生热胀和收缩,如果忽略气候、温度等因素,就会导致水泥固化加快,导致裂缝现象频发。
(五)结构设计中的施工技术搭配不合理
目前,随着我国混凝土的技术水平的提高,工程建设单位为了节约工程造价,没有采用和引入新工艺,使得对施工质量高的混凝土构件难以得到保障。如果施工材料和施工技术不能正确地结合,不能达到混凝土构件要求,造成混凝土出现裂缝。
三、裂缝的危害
在建筑结构中,出现的混凝土开裂对建筑结构的影响是:结构的水固化能力下降,结构的氧化速度加快,建筑的防锈性降低。例如,在建筑物基础部分,由于水的渗入,常常会对混凝土中的钙作用产生游离钙,混凝土酸碱性改变,引起钢筋混凝土中的钢筋锈蚀,缩短其使用年限。
当建筑物承重构件开裂时,水流很可能会顺着缝隙侵入混凝土内部,当出现特别恶劣低温天气时,这些裂隙内的水会被冻结,膨胀,从而使得缝隙的宽度和深度增大,裂缝的宽度和长度增加,降低构件耐久性。
裂缝中被侵蚀的钢筋会减弱钢筋与混凝土的粘结,并在其上产生更大的裂纹。在水和大气的影响,会使钢筋侵蚀程度进一步加剧,从而削弱混凝土构件的承重能力。
四、浅谈建筑结构设计中控制裂缝的有效措施
(一)针对温度裂缝进行防治
对于建筑项目内部结构进行了细致设计,一定要遵循设计的基本原理,减少局部凸起结构,可以有效地防止因室内温度的聚集而造成的墙面裂缝。具体来说,由于施工工程中外部梁的温度变化,以及各个构件之间的相互影响,从而产生了温度裂缝。因此,关于建筑物表面隔热特性的设定和顶砖墙体裂缝的水平会存在较为直观的联系,要保证工程表面的气温与相应的建筑规范相符。在建筑物的构造上,要适当地增强其抗剪承载力,并在横向和纵向上设置相应的圈梁,以增强整体的总体性能。
(二)选用高质量的建设原料
高质量的建设原料可降低微裂缝发生的几率,水泥是混凝土的重要组成成分,品质越高,释放热量的速度就越慢,就火山灰的水泥,它可以控制自己的温度,所以经常被用于大型工程。集料粗细、砂石中的泥质含量对裂缝的影响也很大。在建筑施工中,应严格遵守规范、设计要求,以确保工程质量。
(三)注重变形缝、后浇带、加强带的合理选择及设置
1.设变形缝
在砼结构裂缝实际控制中,可以采用沉降缝、伸缩缝等设变形缝的控制方法,将混凝土构件分割成不同的独立单元,以避免混凝土构件的温度、收敛性、地基沉降等问题。由于工程的实际用途,变形缝的布置常常受到建筑的实际用途的制约。
2.设砼后浇带
后浇带,解决不了伸缩缝的问题,一般都是在建筑面积不大的地方,设置1米宽的梁板砼,然后在邻近混凝土浇筑一段时间后,再进行混凝土的浇注。设置后浇段,可以有效地处理不适宜设置膨胀接头的混凝土,并在浇注和硬化过程中发生伸缩和变形等各种情况。设置后浇段,可以解决施工前期对地基进行加固的敏感土壤中的沉降差异问题。
3.设加强带
后浇带的实际建设时间比较漫长,而且会对工程进度和后期施工工序工程造成一定的影响。因此,为了能减少混凝土的施工周期,通常在混凝土中加入适当的膨胀剂,保证混凝土的膨胀和产生预应力。这种预应力可以有效地消除混凝土中的温度应力,防止混凝土构件产生裂缝现象。如果加固条内的膨胀率没有得到很好控制,那么就会导致混凝土的预应力偏大,从而导致混凝土的裂缝。
(四)加强项目管理工作
由于建筑结构的裂缝具有随机性和不确定性,因此必须强化工程建设的管理。首先,要建立一个完善的、专业化的建筑管理系统。针对建筑物的特殊特征,对可能产生的裂缝进行预估,并与具体的施工方法有机地联系起来,形成一套完善的工程质量控制系统。其次,加强对建筑设计者和建设者的教育和训练。建筑施工从业人员是项目施工工程中的全程参与者,其职业素质高低将对项目有重要的影响。为此,应加大对工程建设管理人才的培养力度,确保其具有一定的技术能力和综合能力。
(五)优化结构设计
设计人员在进行建筑结构设计时,必须注重对结构进行优化,以保证其在结构的刚性、基础不均匀沉降等多方面的作用,以防止其超过设计值。因此,在进行设计时,必须对建筑物的受力进行精确的计算和分析,以便预测混凝土裂缝的可能性,达到科学和合理的设计。例如在建筑结构中采用双向二次加固,通常要求在阳光照射处、拐角处、不同单元跨度处采用这种方式。要保证每个拐角点至少布置8个辐射筋,并且长度大于2.1米,促进混凝土和反射钢筋的联合效应共同应对裂缝应力的作用。
在建筑施工过程中,要采取先进的技术手段,加强施工组织的控制,促进建筑材料的有效使用。例如,可以引入BIM技术,通过对上述的计算流程进行3D模型的建立,给设计者以不同的方法结合,促进其快速地找出问题,为结构的最佳化做出保证。
导致结构设计中产生裂缝的因素很多,有地质因素、设计因素、施工因素等因素。因此,要对结构裂缝进行合理的治理,要掌握其成因,详细的分析,并根据工程的实际情况,对其进行合理的优化和改进,以达到控制裂缝的目的,确保建筑设计整体质量。