摘要:結合实践来看,混凝土建筑结构裂缝问题的出现,会对整个建筑质量造成一定的负面影响,而引发混凝土建筑结构裂缝的原因较多。为了确保混凝土建筑结构质量,需要正视裂缝问题,并做好裂缝的有效控制。有鉴于此,文章首先对混凝土建筑结构裂缝类型展开分析,随后针对如何有效控制裂缝提出一些有效的设计措施,希望可以给广大同行参考。
关键词:混凝土建筑结构;裂缝问题;设计;控制措施
1混凝土建筑结构裂缝类型
1.1承载力裂缝
在混凝土结构使用过程中,当应力集中在特定的部分时,混凝土结构则会在较大承载力的作用下出现裂缝。这一情况的出现,很大程度是因为在设计及施工阶段没有考虑混凝土结构的变形因素,而且,在混凝土选材过程中,忽略了对材料质量的控制,混凝土材料掺杂的灰量较大,会影响到材料的收缩性,因此随着混凝土建筑结构使用时间的增加,则很容易引发裂缝问题。混凝土建筑结构的墙体、柱体等在使用过程中会持续受到垂直方向的压力且混凝土强度等级设计考虑不够,在上述因素的影响下很容易出现裂缝问题
1.2收缩裂缝
混凝土建筑结构的收缩裂缝主要包括三种情况:(1)胶凝裂缝。这一裂缝的出现是因为水泥胶体的凝固过程中,铝酸三钙体积缩小,混凝土结构表面也会因此收缩,进而引发裂缝;(2)干燥裂缝。混凝土建筑结构施工中,在混凝土浇筑过程中会进行振捣,然而由于混凝土振捣不充分,导致混凝土结构内部出现细小孔道,在孔道表面逐步扩张的过程中,裂缝也会随之出现;(3)碳化收缩。随着混凝土建筑结构使用年限的增加,内部二氧化碳会在水汽的作用下逐步形成碳酸,并与氧化钙进一步产生化学反应形成碳酸钙,在上述一系列化学反应的影响下,混凝土结构会出现收缩,进而逐渐产生裂缝。
1.3温差裂缝
混凝土建筑结构温差裂缝的出现,主要是在温度变化的影响下所形成,这一情况主要表现为四种类型。(1)年温差。在我国很多地区四季温度差异明显,随着混凝土建筑结构使用年限的延长,一些建筑则会因为明显的年温差出现裂缝;(2)日照温差。在白天日照过程中,混凝土结构表面温度较高,混凝土结构内外温差明显,长此以往,很容易引发混凝土结构裂缝;(3)骤然降温。如果外部环境温度快速降低,混凝土结构表面温度较低,内外温差明显,这也很容易引发裂缝问题;(4)水泥水化热导致的温差。混凝土体积较大,水泥在水化过程中释放了大量的水化热,这些热量聚集在混凝土内部难以散发出来,而表层的混凝土却容易散热冷却,从而造成内外温差,形成裂缝。
1.4沉降裂缝
沉降裂缝指的是混凝土结构局部出现沉降,进而引发裂缝。混凝土沉降裂缝出现原因:(1)由于混凝土结构自身的承载力不均匀,在长期的使用中出现沉降裂缝;(2)混凝土结构在使用过程中,由于不同位置的荷载不均匀,再加上拉应力的影响,进而引发沉降裂缝;(3)地质复杂,土层分布不均匀或建筑物周边环境影响,导致主体结构产生差异沉降。
2混凝土建筑结构裂缝有效的控制措施
2.1加强建筑结构设计
对于混凝土建筑结构的裂缝,产生的原因主要是混凝土的热胀冷缩效应,所以在设计的时候应该充分考虑建筑结构的实际情况,预留一定的收缩空间。在当前的建筑设计中,往往缺乏伸缩缝的设计,建筑施工的过程没有预留给混凝土膨胀和收缩的空间,这就使得当外界环境变化导致混凝土热胀冷缩的时候,会对周边建筑结构产生较大的应力,所以在建筑结构设计的时候就需要充分考虑混凝土的伸缩缝,预留一定的空间,减少裂缝的产生。
2.2加强环境分析
在进行混凝土建筑结构设计的时候,为了减少裂缝的产生,需要对建筑物的周边环境进行充分地考虑,例如温度、湿度、大气情况及周边环境等,这些因素会随着建筑结构的建设位置不同而不一样,所以在进行建筑结构设计的时候,需要充分考虑建设的实际环境,然后根据混凝土的物理化学性质,对建筑结构进行设计,比如预留收缩空间和改变承重墙位置以及基础采用变刚度调平等,通过这些设计措施来减少混凝土受到外界影响而发生物理化学上的变化,也能够较少产生裂缝,保障整个建筑结构的稳定性。
2.3温差裂缝的控制
在混凝土建筑结构中,温差裂缝形成的机理主要是热胀冷缩,因此,在裂缝的控制中也应该以这一机理为出发点。在具体的实施中,可以在混凝土施工原料配制中添加适量的塑化剂、引气剂,配料中水泥的用量可以适当减少。在混凝土搅拌中还可以添加适量的冰块,针对搅拌完成的原料可以进行冷却处理后再进行浇筑。在施工过程中,要根据外部环境温度的变化对施工工作进行必要的调整,如果外围环境温度较高,则混凝土结构施工中可以在结构表面设置冷却管,如果外围环境温度较低,可以在混凝土结构表面进行遮盖处理,以达到保温的效果。总体来看,为了有效减少温差裂缝,在混凝土结构施工中要通过施工工作的调整,减少混凝土结构表面及内部的温差,从而确保施工质量。
2.4利用BIM技术进行设计模拟
在进行建筑结构设计的过程中,为了检验设计的科学性和合理性,可以采用BIM技术进行模拟,BIM技术通过三维建模的方式,能够根据设计数据和图纸,模拟出建筑结构的模型,而通过其中的局部模拟算法,可以检验当外界环境发生变化时,根据一般的建筑规律数据,模拟混凝土的变化情况,模拟建筑结构的裂缝,并且分析裂缝产生的原因,然后根据BIM模拟的数据对设计方案进行优化调整,从而实现高质量的设计。
2.5做好大体积混凝土抗裂设计
为了有效防范混凝土建筑结构裂缝,在结构设计中要做好对立面和平面的设计工作,谨防截面出现突变,而且,设计人员还应该对建筑钢筋进行合理布置,钢筋之间要保持较小的间距。另外,在混凝土浇筑过程中还要做好相应的降温工作。为此,设计人员需要提前了解建筑区域的温度,然后针对性的采取降温措施。另外,在混凝土搅拌过程中,还要对骨料进行冷处理。
2.6设置后浇带
混凝土结构会在早期出现收缩,从而增加裂缝出现的几率,如果混凝土浇筑过长,可以每隔一段距离设置后浇带,比如,每30m设置一道,其宽度控制在800mm左右。借助上述操作,可以使混凝土自由收缩,提升混凝土耐受力,从而降低裂缝出现的几率。
2.7其他措施
此外,混凝土建筑结构的规划设计层面,需要关注阻力以及释放间的关系层面。阻力指的是混凝土构造中,没有足够的空间防止结构跳跃,这种情况下需要释放。设计中,需要秉承阻力以及释放的规定和原则,要合理选取材料。设计中,需要注意防止结构的截面突变带来的应力集中。通常混凝土开裂都是由于内部收缩。所以需要加固处理,使用膨胀剂处理开裂的效果是最佳的方案。
3结束语
综上所述,混凝土建筑结构裂缝的出现,会影响到建筑质量,而裂缝发生的原因多种多样,为此,需要对裂缝类型以及产生裂缝的原因有一个全面的认识,然后根据裂缝特点进行针对性处理,从而实现对混凝土结构裂缝的有效处理和控制。
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