现代建筑施工中高强度混凝土的常见问题解析

摘要：建筑工程施工中，稳定、可靠、质量优良的混凝土深受建设单位的青睐,但是,目前使用混凝土施工的工程出现最常见的当数裂缝问题，如果混凝土构件出现裂缝，就会影响混凝土构件的刚度和建筑物结构的整体抵抗能力，本文介绍混凝土工程施工中几种常见裂缝的控制方法及裂缝的处理措施，并提出开发新型优质高强混凝土，满足结构设计要求，减轻结构自重、简化施工工艺，降低施工成本，改变传统的低强度等，并为建筑施工科学研究发展提供新方向。

关键词：现代建筑学；混凝土裂缝；高强度混凝土

中图分类号：TU7 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）工业建筑混凝土结构裂缝是极为普遍的现象，其中较多的要数钢筋混凝土构件。实践证明，混凝土结构件和相当部分裂缝是可以通过设计手段、施工措施来克服的，本文就常见的容易忽视问题，引发裂缝的原因进行归纳，并提出相应的预防措施。

1现代混凝土施工裂缝常见原因分析

混凝土是一种抗拉能力极低的脆性材料，尤其 工业 建筑改扩建项目，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化，轧机震动、地基不均匀沉降时，极容易产生裂缝。近年来，随着建筑技术、建筑材料、施工工艺的 发展 和试验检测手段的进步，不仅重视其物理性能，同时重视其化学性能。

材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”，所以说只有材料的质量关把好了，工程质量才会在根本上得到保证。

在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况，由于地基变形的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。

施工工艺 ：(1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(2)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉等都有可能造成混凝土开裂。(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用都可能出现裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%一40%的设计荷载，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的 文献 称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，规定裂缝的最大宽度为0.2－0.3mm。对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。

结构构件截面突变或因开洞、留槽引起应力集中；构造处理不当，现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋，或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。

湿度变形裂缝，普通混凝土在空气中硬结时，体积会发生收缩，由而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。这类裂缝，在现浇剪力墙、水池底和壁等工程结构中最为常见。

徐变裂缝，结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用，其长期变形值可增加2～3倍，因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区，其特征与承受荷载出现裂缝相同。

2现代混凝土施工裂缝的修补

利用混凝土表层微细独立裂缝（裂缝宽度ω≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合等。

涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。

增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多，分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。

3高强度混凝土材料开发分析

从细观分析，混凝土是一种多相复合介质，由于各种内外原因，内部总是存在一些细微裂隙和缺陷。这些细微裂隙本质上是不连续的，是随机偶然发生的，在外界环境改变（如温度、湿度、荷载、动力等）及基础沉降等作用下，就会发展、扩大、贯通，直到产生宏观断裂失稳。混凝土的破坏过程，实际上就是这些内部裂隙的萌生、发展、扩张、贯通直至失稳的过程，是一种局部应力现象。对设计而言，重要的是需要判断裂缝扩展的可能性、扩展条件、扩展后果以及如何防止扩展等。而损伤－断裂力学正是研究混凝土裂缝扩展行为及其发展过程的有力分析手段。

3.1动态强度特性研究

(1)进行混凝土在动力(地震)荷载作用下的破坏机制研究。通过改变应变速率、低周反复加载、在振动台上模拟加载过程等试验方法的研究，确定混凝土材料动参数的仿真试验方法。

(2)在试验基础上，提出大体积混凝土在地震荷载作用下，材料的极限强度（拉、压）、动弹性模量与泊松比、比例极限与屈服极限及动态断裂参数。

(3)初步提出拱坝抗震设计有关参数及抗震强度设计准则。

3.2 全级配混凝土试件特性的试验研究

(1)进行全级配混凝土试件的标准试验方法研究，包括试件形状、尺寸、成型工艺、养护条件、加载方式等。通过试验研究，提出全级配混凝土试验标准的建议。

(2)开展全级配混凝土试件的系列性试验。确定混凝土应力应变曲线上升段范围内的各种特征点，以及它们与湿筛小试件之间对应的函数关系。

(3)开展对全级配试件试验资料的小子样统计技术研究，以便从小子样或极小子样资料推断大体积混凝土的本构关系。

(4)采用细观力学的分析方法，对混凝土宏观力学特性进行计算机模拟。此研究可作为扩大样本的另一手段，也可作为推断大小试件之间函数关系的一种辅助方法，以及作为多轴全级配试验的替代手段。

(5)根据试验成果，提出大体积混凝土容许使用强度和强度设计准则。

参考文献：

1、王铁龙，工程结构裂缝控制，北京，中国建筑工业出版社，2008

2、陈志源，土木工程材料，武汉理工大学出版社,2007