高层建筑高强度混凝土构件裂缝问题与控制分析

高层建筑高强度混凝土构件裂缝问题与控制分析

冯光辉1,王晓琳2

1.河南省公路工程局集团有限公司,郑州 450000；

2.河南省第一公路工程有限公司,郑州 450000；

摘要：高强度混凝土掺加一定数量的外加剂与矿物原料，其水胶比较小，在实际施工中具有强密实、高体积稳定、高耐久、强抗压能力等特性，因此得到了广泛应用。由于高强度混凝土与普通混凝土在材质、性能上存在较大差异，所以其质量要求与施工标准也随之提高。鉴于此，文中主要探讨了高层建筑高强度混凝土构件裂缝产生的原因，并根据前人经验与实践总结了高强度混凝土构件裂缝的鉴定与控制措施，对于改善高层建筑高强度混凝土性能具有积极意义。

关键词：高层建筑;高强度混凝土;构件裂缝;控制措施;

1 高层建筑高强度混凝土构件裂缝成因

1.1 由干燥引发的裂缝

因表面水分流失干燥引发的混凝土构件裂缝为塑性收缩裂缝。这种裂缝一般出现在混凝土凝结之前，所以较多地出现在表面积大的墙面或梁板之上，其裂缝同时存在分布不均，龟裂深度不同等情况，水分流失的过程较为缓慢，因此，这种裂缝大多会在数月或一年后出现。裂缝初期并不明显，但随着混凝土内水分的不断蒸发，因干燥引发的收缩也在持续增加，导致裂缝不断扩大。目前，影响塑性收缩裂缝的因素主要包括骨料类型、含砂率、水泥用量等。另外，气候也会对其产生一定影响，如果高温天气在浇筑完混凝土后不对其覆盖，则极易导致开裂。

1.2 由温度引发的裂缝

内外温差过大是引发混凝土构件裂缝的又一因素。水化时，水泥会挥发一定热量，但高强度混凝土的结构断面严实，表面系数较小，导致内部凝聚的热量不能完全挥发，其内部遇热膨胀压力增大，外部遇冷收缩拉应力增强。与此同时，随着混凝土抗压能力的不断上升，当其自身抗压能力低于内部拉应力时，就容易出现裂缝问题。由混凝土温度引发的收缩裂缝产生因素主要包括掺和料、外加剂、水泥类型等。在具体施工环节，截面大的构件反而更易因温度变化而产生收缩裂缝。

1.3 由拆除回撑过早引发的裂缝

施工规范规定，拆除板的回撑应在混凝土浇筑10d之后，拆除梁的回撑应在混凝土浇筑14d之后，并要保证回撑不少于三层板，尤其是梁底部回撑应更加密实。在具体施工阶段，因材料周转时间不足、监控欠缺等各类原因造成拆除回撑过早，极易导致结构裂缝，甚至在楼板浇筑时出现楼板坍塌的情况。

2 高强度混凝土构件裂缝鉴定

在高层建筑中，高强度混凝土构件的破坏都是从细小裂缝开始，但并不是所有裂缝都是危险前兆，只有那些影响到承载力、稳定性以及刚度的裂缝才能危及建筑安全。对构件裂缝进行鉴定，能够确定裂缝对构件的危害程度并采取相应措施。

2.1 不适于承载的裂缝宽度鉴定

如果受力裂缝出现表1的情况，则应视为不适于承载的裂缝，并根据GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》将其严重程度定义为：au级（安全性符合本标准，具有足够的承载力，不必采取措施）；bu级（安全性略低于本标准对au级的要求，尚不显著影响承载力，可不采取措施）；cu级（安全性不符合本标准对au级的要求，显著影响承载力，应采取措施）；du级（安全性极不符合本标准对au级的要求，严重影响承载力，必须立即采取措施）[3]。若非受力裂缝存在这些情况，也要视为不适于承载的裂缝：（1）因锈蚀而沿主筋方向扩大的裂缝，宽度大于1mm;(2）因温度、下沉、形变等作用产生的裂缝，宽度大于表1弯曲裂缝宽度的50%。

2.2 裂缝宽度等级鉴定

高强度混凝土构件裂缝等级鉴定可根据GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》进行：（1）如果检测值小于计算值及现行设计规范限值时，可定为as级；（2）如果检测值大于或等于计算值，但不大于现行设计规范限值时，可定为bs级；（3）如果检测值大于现行设计规范限值时，应定为cs级。

3 高层建筑高强度混凝土构件裂缝控制策略

3.1 优化原材料选择

(1）在选用水泥时，应优先考虑水化热的影响。制作强度大于C60的混凝土一般会选用42.5级以上的水泥。（2）在选用骨料方面，要先确保骨料的洁净。中粗河砂是最优选的细骨料，细度模数约为3.4；若是粗骨料，小粒度骨料则为最优选，例如粒径小于20mm的粗骨料。材质通常为硬质石灰岩（σ硬质>100MPa，且<120MPa）或花岗岩（σ或花>150MPa，且小于140MPa）。（3）细矿渣能够发挥微集料效应，在一定程度上可减少混凝土的泌水，对泵送混凝土来说，有助于优化可泵性，防止管道堵塞，提升了泵机的使用寿命。（4）使用高效减水剂可改善混凝土的工作效能，提高混凝土的强度。

3.2 科学确定配比

优选原材料虽然为高强度混凝土获取提供了基础条件，但合理确定混凝土配比，对确保高强度混凝土构件质量、满足高层建筑工程需求具有重要意义。在此方面应注意：（1）应以建筑结构强度标准与拌合物工作性能要求为依据，充分考量施工温度、运输等因素，对高强度混凝土配比进行合理配置与验证;(2）立足试验，确保砂量准确，含砂率保持在30%～35%之间，泵送混凝土含砂率应高于35%，而小于45%;(3）水胶比要适量，通常保持在0.27～0.39之间；（4）应控制水泥用量，过多容易出现收缩量过大问题，过少则胶结料比重过低。通常，高强度混凝土中的水泥含量要小于550kg/m3，而掺有矿物掺合料时应控制在600kg/m3以内；（5）在确定高强度混凝土配比后，要经过多次试验，确保配比的适用性，且试验强度均值不能低于配置强度。

3.3 合理把控温度

制作高强度混凝土构件要避免集温拓展，例如在屋顶结构中应设置25m左右的浇筑间隔，这样能够解决固定层与浑浊拉伸的问题。对于高层建筑顶部裂缝来说，应在其表层装设绝缘材料，部分高层建筑对绝缘材料有着严格要求，选取材料时，要关注其水分含量与整体质量，在房顶安装后，应增加绝缘层，甚至安装隔离层。

3.4 浇筑与振捣双管齐下

混凝土浇筑时要保持下料速度。二次振捣既可避免因塑性沉降产生的分层问题，还能阻断泌水通道，这样既优化了骨料结构，也强化了其抗压性与强度。当浇灌1h后，经过二次复振，能够提升混凝土强度20%。此外，二次浇筑时，应将振捣棒插入至第一次浇筑的表面，这样能连接两个浇筑层，使其浑然一体，同时要确保振捣棒在插入后始终保持垂直，全程快插慢拔，持续加大墙柱节点的振捣力度，以排出混凝土内气泡。

3.5 完善修补技术

(1）表面修补。表面修补用于混凝土表层，能够提升高层建筑的抵抗能力。在覆盖完裂缝后应对其表面进行涂漆处理，为了避免构件裂缝持续扩大，可在裂缝上铺设部分钢纤维布，这样能够降低构件出现裂缝的概率。（2）灌浆。当高层建筑结构位置出现严重裂缝时，此时采用表面修补效果不大，应运用灌浆法对其进行处理。可通过压力设备将浆液灌入裂缝中，使浆液与混凝土融合并固态化。这种方法可以解决环氧聚合物带来的问题，但如果裂缝问题过重，可选择C4H4O2处理。（3）结构加固。高强度混凝土构件裂缝也可采用结构加固的方法，通过强化或放大技术，提升高层建筑的整体结构质量。

3.6 优化施工技术

裂缝控制作为建筑工程的基本要求，如果采用的施工技术较为先进，那么高层建筑的后期裂缝问题一般都能得到有效控制。正如上文所述，应保证水与水泥合理配比，做好流程管控，同时还要合理筛选钢筋，并关注钢筋的规格与延展性。高强度混凝土养护时应根据工程整体进度，合理增加养护时间，如果因质量问题或外部因素导致其发生变化，那么应根据提前制定的措施进行解决。

4 结语

为了确保材料性能能够满足高层建筑工程的预期标准，无论是选取骨料、配置混凝土配比，还是后期对裂缝的管控与养护，均会对高强度混凝土的最终质量产生影响。由此可见，将技术、材料、施工方式作为管理主体，全面系统地解决高强度混凝土问题，能够最大程度地抑制高层建筑裂缝现象，对提高建筑质量并促进建筑企业良性发展具有积极意义。