高层建筑中混凝土裂缝的产生与控制

摘要：混凝土裂缝是建筑工程中一项重要的技术难题，它的产生轻则影响建筑外观，重则影响建筑的安全性，近年来人们一直努力探索建筑混凝土裂缝预防和控制的有效方法。混凝土裂缝产生的主要原因是其水化放热过程中温度变化过大或过快造成的，因此抓住这一关键点对其施工的各个环节严格控制才能有效的防止裂缝的产生与发展。本文主要分析了高层建筑混凝土裂缝的产生原因与预防措施。

关键词：高层建筑；混凝土；裂缝；控制

混凝土结构具有结构牢、施工快等诸多优点，在工程建设当中应用十分广泛，尤其是高层建筑几乎全部使用混凝土结构。随着建筑业的不断发展与成熟，混凝土施工质量标准越来越高，而常见的影响结构稳定性的裂缝、大裂缝是绝对不允许出现的。那么，如何防止结构裂缝的产生与发展受到业内工程人士的普遍关注，作者在此略表拙见希望与广大同仁互相交流、共同发展。

一、高层建筑混凝土裂缝产生的机理分析

1、外部环境产生的不利因素

混凝土在外界环境变化中会不断产生温度应力，由于其导热性不强，浇筑及硬化过程将会在结构内淤积大量的热不能及时散出，就会导致温度升降变化引起的裂缝。另外，在基础或旧混凝土上，现浇混凝土受到它们的约束，同样会产生内应力，内应力的大小将随着混凝土的龄期增长而增大，当内应力超过混凝土的抗拉极限后，将产生较大的基础裂缝。

2、混凝土收缩变形

混凝土固化过程中内部存在大量自由水，大量自由水会随着时间的增长逐渐蒸发掉，这样会使混凝土内部形成许多微观细缝。混凝土水化裂缝以收缩裂缝最为常见，膨胀裂缝仅占极少数。混凝土水化放热后的自由水在蒸发掉大部分后，仍有一部分留在结构内并占据一定的空间。随着时间的推移，这些水分会不断的从结构内蒸发出来，结果在结构内部形成了许多空隙使水面的曲率变大。随着自由水的不断蒸发，结构内部压力会逐渐变小，从而使这些空隙产生负压。结构内负压直接使混凝土产生收缩力，这种收缩力一旦受阻将使混凝土产生裂缝。

3、结构水化反应导致裂缝

在高层建筑混凝土结构内部不仅存在体积收缩还存在一些化学变化，这些变化会与收缩应力共同作用使混凝土结构产生裂缝。具体来讲，高层建筑混凝土浇筑和硬化过程会伴随着放热反应，这个反应会在结构内囤积大量的热不能及时散发出去，而与此同时结构又在不断收缩产生收缩应力，较高的内部温度会阻止内部降温收缩，于是高层建筑混凝土结构就会产生很大的拉应力。这种拉应力随着龄期的增长不断增大，当拉应力超过混凝土的抗拉强度后产生巨大裂缝。因此，我们可以看出，水化反应是混凝土结构产生裂缝的罪魁祸首。

二、高层建筑混凝土裂缝的预防措施

1、选择合适的温度控制裂缝

关于混凝土温度控制应把握好以下几点：混合料的预冷却、适宜的浇筑温度、科学的浇筑方法、浇筑层的厚度以及结构的后期养护等。这几个控制点中，后期养护起着至关重要的作用。①温度控制。必须计算混凝土浇筑的适宜温度，这个温度不但要符合混凝土温度控制标准，同时还要考虑温度应力的影响，只有双管齐下才能最大程度的降低温度应力造成的不利影响，从而降低建筑混凝土产生裂缝的可能性。②浇筑方法。从混凝土原材料的混合至浇筑完成都在发生着连续的化学反应，这就要求施工中必须注意浇筑方法，合理安排工序和选择浇筑时间将有助于混凝土温度的均匀上升，从而避免容易产生裂缝的各种人为因素。③混凝土结构的后期养护。混凝土水化热过程将需要大量的水，一般来讲混合料中的水完全足够混凝土的水化热反应，但往往因外界温度过高水分蒸发过快，致使水泥水化延迟，最终对混凝土产生不利影响。为此，应极力做好混凝土的养护工作，特别在浇筑完成后的最初几天是关键时期，一定要切实重视起来。

2、协调混凝土内部结构的束缚环境

混凝土内部结构约束环境是不可避免的，但可以通过人为因素的协调来降低约束作用的影响，其主要的作法就是加强温度保护、降温速率和保证湿度。为此，在浇筑设计时可采用分层浇筑法，同时适当设置施工后浇带与施工缝，这样可有效避免浇筑带过长或过厚蓄积大量的热，从而放松了约束程度使温度应力减小。在高层建筑中合理设置配筋将有利于抵抗贯穿性裂缝，一般来讲配筋应采用小直径、小间距铺设，要把握好对称配筋。另外，构造筋对结构面层的表面降温及干缩有重要影响，应注意合理铺设。

3、合理选用建筑原料

①水泥的选择：水泥品种对混凝土浇筑质量有极大影响，对高层建筑而言，宜选用凝结时间长且低放热的优质量水泥以减少水化反应中产生的热量。另外，水泥释放热量的快慢还与其所含矿物有很大关系，一般来讲宜采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。在高层建筑中，对结构要求等级高的就应当选择优质的硅酸盐水泥，同时必须采取合适的延缓水化热的措施。②骨料的选用：骨料一般应选用强度足够，粒径均匀的优质骨料。正确选用沙石料对保证混凝土质量节约水泥用量、降低水化热、降低成本都是非常重要的。颗粒间的空隙，有很小的石子来填充，可使其空隙率降低，密实性增加，节约水泥，但施工时若无强力振动或采用低流动混凝土时，容易使高层建筑混凝土施工中产生离析现象。③辅料的选用：高层建筑工程具有施工工期紧，施工质量要求高的特点，如果单纯使用水泥混合料很难满足这一要求。因此，在混合料内掺加一些添加剂，改良混凝土的凝结时间、泵送特性都是非常必要的。在混合料中添加缓凝型减水剂可以降低混凝土的温升，延缓水泥水化热峰值出现时间和降低最大热峰值，从而起到减少裂缝的目的。混凝土的凝结时间变长，将更利于泵送施工，在大量使用机械化的今天，良好的泵送性无疑会加快工程施工的进度。

三、结语

高层建筑对混凝土结构的要求十分严格，然而最常见的裂缝问题又是困扰建筑业多年的质量通病。高层建筑设计之初对建筑荷载都有严格的计算，一般情况下不会出现荷载导致的裂缝，而大多仍然是混凝土自身因素产生的裂缝。对于这种情况，工程人员必须深入分析产生裂缝的原因，然后采取合理的预防措施解决这一问题。除此以外，文章还探讨了物料的选择对于高层建筑混凝土裂缝的影响，并相应的提出了预防对策，以期能够对于相关施工人员提供参考。

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