赵晓东 肖利涛 高媛
中国五洲工程设计集团有限公司 北京 西城100053 中国中元国际工程有限公司 北京 海淀 100089 中国五洲工程设计集团有限公司 北京 西城 100053
摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，工业建筑越来越多。随着商品混凝土材料快速发展，其施工便捷度较高，各方面性能较为稳定，生产效率较高，劳动强度较低，施工中能保护环境，但混凝土在施工和使用阶段易出现裂缝等质量问题，对结构造成影响。基于此，对工业建筑混凝土结构裂缝产生原因进行分析，拟定针对性预防措施，整合施工经验，推动工业建筑全面发展。
关键词：工业建筑；混凝土结构；裂缝原因；预防
引言
我国经济体制改革以来，城市化进程不断加快，建筑数量大幅度增加，特别是商品房的开发潜力巨大。但是，在建筑的过程中存在质量问题，最大问题便是混凝土裂缝问题，逐渐成为人们关注的焦点问题。为了提高建筑质量与人们的舒适性，需要施工企业着重分析混凝土产生裂缝的主要原因，再采用针对性的施工处理技术提升施工质量，如建筑混凝土结构严格检验、施工材料控制、强化温度控制以及优化混凝土配合比等，从而避免裂缝问题的发生。
1工业建筑结构设计选型分析
1.1工业建筑结构设计选型
工业建筑结构设计选型涵盖选择的结构体系、基础选型、布置梁与柱网等。设计者结合建筑物的特性、高度、抗震设防烈度等选用适宜的结构体系，可以选择的结构体系有框架结构、巨型结构、砖混结构等，之后是确定墙、梁、柱的大小和分布等。可以选用轻钢结构、预应力钢筋混凝土结构等一系列轻型空间结构，从而使建筑的抗荷载性能提高。当然在工业建筑结构设计选型中应有效控制裂缝问题。为了预防及控制裂缝问题，工程单位应将裂缝控制观念渗透于设计与施工图阶段。针对荷载裂缝，应实施“抗放”统一的策略，“抗”能够制约混凝土变形、实现混凝土弹性极限拉伸的提升、强化配筋，在“抗”的策略失效或控制裂缝代价太高的情况下，可以实施“放”的策略，可科学设置滑动层、沉降缝、伸缩缝。
1.2结构功能
在建筑结构设计、选型阶段，应先做好结构的功能设计，做好建筑结构整体功能与外观的设计与规划，做好结构材料与强度设计，从而为后续的施工建设打好基础。具体来说，在进行建筑结构设计选型时，首先应当根据建筑受力情况对结构的使用寿命进行考虑，设计出功能最大化、实用性与创新性兼具的建筑结构形式。在进行建筑结构设计选型时，需要根据相关资料准确计算出建筑结构正常使用极限状态以及承载力极限状态。一般情况下，若建筑结构为混凝土结构，那么施工环境、建筑功能将是影响混凝土裂缝宽度的两大重要因素。如果混凝土性能质量不是十分优良，在构件内力达到设计强度的30%时，便有可能出现裂缝。在此情况下设计人员应尽可能在结构设计选型阶段便对裂缝宽度进行控制，如保证裂缝最大宽度不超过0.1mm，以此保证建筑结构承载状况良好，保证建筑结构足够安全稳定。
2工业建筑常见混凝土裂缝原因分析
2.1材料问题
首先，在对混凝土进行配比的过程中，由于粗骨料存在相对较多的针片状石子，在应用过程中，使用较多就会加大混凝土中的孔隙，在混凝土配比时，如果泥含量较高，或细骨料自身的粒径较大，再加上夏季施工的状况，混凝土会比较容易出现裂缝问题，与此同时，混凝土使用不同骨料，导致其收缩性也会存在不同，所以极易出现混凝土问题。其次，在选择水泥时，使用矿碴或低热水泥的过程中，由于混凝土具有的水灰配比较高，就会出现程度不一的裂缝问题，并且在施工时，使用不同的混凝土厂家，也会导致裂缝存在差异。最后，如果出现泌水现象，就会使混凝土分配出现不均匀现象，整体性不好的同时也会出现一系列裂缝，另外，如果混凝土加入较多的粉灰土物质，就会影响其自身强度，这时便会出现裂缝问题。
2.2混凝土结构设计不达标
在高层建筑工程建设中，工程设计中的混凝土结构设计对施工质量的影响相对较大，当设计师所计算出的钢筋量过少时，极易造成混凝土出现裂缝，若计算量过多时，也会对混凝土质量造成其他的影响，导致工程成本的浪费。由于企业管理者缺乏专业的工程设计理念，往往极易忽视对设计阶段的管理，设计部门在设计时缺乏工程安全意识和成本控制意识，在设计中偷工减料且缺乏对图纸的校准，使得工程设计严重偏离工程建设标准，严重影响混凝土质量。
2.3荷载引起的裂缝
在进行建筑混凝土设计施工的过程中，荷载也是引起裂缝的罪魁祸首。其中，在设计计算阶段易出现荷载过大问题，在对结构计算的过程中，漏算或者不计算、计算模型不合理、结构受力假设与实际受力不符等，均会导致由于荷载因素出现混凝土裂缝。另外，内力与配筋计算出现差错、结构安全系统达不到设计标准、设计断面不足、结构刚度较弱、钢筋设置数量不足或布置时出现错误等，都可能对建筑混凝土荷载造成影响，导致其裂缝问题的发生。施工环节，未按照图纸设计开展作业、结构施工流程不规范；缺乏对预制结构受力特点的了解，盲目吊装、搬运；未对结构做疲劳强度试验等，也可能会因荷载能力不足而引发裂缝问题。
2.4温度问题
温度裂缝是不容易出现的，多数都是由于外部环境温度的不同导致的，温差主要表现如下。（1）由于存在较大的昼夜温差，再加上季节性出现的变化，就会进一步导致温度出现相应的变化，这时会出现温差问题。如部分工程工期较长，在实际施工过程中没有考虑到混凝土热胀冷缩等问题，对混凝土自身的配合比及养护策略进行及时的改变，就会出现无法避免的裂缝问题。（2）由于混凝土外层散发的热量及相关的水泥等出现的热量都会导致温差问题，在此背景下，就会存在极深的温度裂缝。
2.5徐变缝隙
工业建筑各类结构构件受到内应力作用，会受到瞬时弹性变形问题影响，随着变形值不断延伸还会产生徐变问题。依照相关施工资料记载显示，其中受弯构件受到徐变作用影响，其长期变形值会有效增加2~3倍。由于变形量不断增加，导致受拉区域混凝土拉应力不断增大，将会诱发裂缝。此外，预应力构件由于受到徐变作用影响会产生明显的应力损失，导致结构抗裂性能不断降低。从施工现状中得出，此类裂缝大多出现在受弯构件拉区，其基本特征与承受荷载产生的裂缝相同。
3裂缝施工处理分析
3.1材料处理措施
3.1.1建筑混凝土结构严格检验
在进行混凝土配置的过程中，需要对混凝土结构进行设计以及检验，为了解决施工期间处于约束状态下的相关问题，选择低强度混凝土材料进行计算，需要着重计算抗裂薄弱位置，在结构设计不存在变形变量的情况下，应当在工程需求的基础上增加构造钢筋，若建筑结构长度大于40m，应在楼板中设置后浇带，同时将钢筋增设到后浇带两侧，能够有效避免混凝土因不均匀沉降与结构温度变形而导致的裂缝。根据施工材料以及设计预期有效管控结构设计，特别是需要对水泥强度、混凝土材料以及钢筋性能进行全面检验，从而将温度裂缝以及结构裂缝发生率降至最低。
3.1.2结构构件厚度与混凝土强度设计
在建筑混凝土结构设计当中，做好钢筋锚固、提升钢筋耐久性有着重要意义，确定现浇构件的最小厚度，通常情况下现浇板厚度范围是板跨度的1/35~1/30，民用建筑现浇板厚度通常不会超过100mm，但也不能浇筑过薄，否则更容易产生收缩裂缝。
因此在构件厚度计算中，要结合建筑工程实际使用目标、层高、荷载量进行设计，确保其能够达到建筑使用标准。通常情况下，选择相同水泥、不同用量，水泥用量越多，混凝土理论强度越大，但水灰比也会增加，增加了裂缝生成率。对于普通民用建筑来说，现浇楼板强度往往不大于C30，现浇梁、楼板混凝土使用同标号水泥。如果柱和墙结构强度大于梁、板强度，则核心节点混凝土强度要与柱、墙结构混凝土强度相同。混凝土设计要贯彻“三低一高”的原则，也就是低水胶比、低坍落度、低含砂率、高粉煤灰，这样可以提升混凝土整体的抗拉值、弹性、强度，保证混凝土材料的抗裂性能。
3.1.3优化混凝土配合比
为了确保混凝土结构不产生裂缝，需要校对混凝土材料进行严格选择，并且在此基础上控制混凝土配合比，以此确保混凝土符合施工要求，同时还具备较高的开裂功能。在进行混凝土配置的过程中，控制水灰比较为重要，需要使用优质级配碎石以及水化热低的水泥，控制骨料含量，降低空隙率。在浇筑之前，使用水湿润模板与基层。混凝土初凝后，在终凝之前进行二次抹压，从而提升混凝土抗拉强度与密实度，以此降低收缩量。在对混凝土保养的过程中，需要确保混凝土表面湿润，对于商品混凝土而言，应减小坍落度。如果混凝土表面出现细小裂纹的情况，需再次抹面，同时采取覆盖养护措施。
3.1.4管线与洞口设计
如果设计方案中需要在楼板上预留管线口，则要在管线上方部位设置钢丝网片，要求楼板预埋管线直径在板厚的1/3以内，具体要求不超过50mm，管壁与楼板上下边缘位置间距在25mm以上，如果预埋管线需要交叉布置，要设置线盒，交叉管线不得直接接触。如果楼板上方存在开孔部位，要加固孔口四周部位，如果孔口直径在300mm以下，可以将内部钢筋绕过孔口，不能直接切断；孔口直径在300~1000mm时，孔口边缘要增设钢筋防护；孔口直径在1000mm以上时，则要在孔口周围增设边梁防护。
3.2企业提高对工程设计的管理力度
当前建筑行业对此类建筑工程建设的质量管理与控制仍存在较大的缺失，是混凝土裂缝问题产生的关键，混凝土结构设计是此类建筑工程建设的重要一环，建筑混凝土结构质量的好坏直接影响人们使用的安全性。企业若想在激烈的市场竞争中脱颖而出，需树立起诚信经营和安全生产的意识，在工程决策、设计与招投标阶段应利用正当手段进行市场竞争，杜绝在高层建筑工程招投标中出现低价中标、另价结算、陪标等现象的发生，导致工程设计环节出现偷工减料、以次充好等影响工程质量的问题出现。加强对高层建筑混凝土结构设计的管理，有利于企业在工程决策期就对施工材料、技术、人员、资金等进行资源整合，实现对企业建设资源的合理分配。因此，企业管理者应对工程设计进行严格的监督与管理，通过引进专业化工程设计管理人才，建立有效的监督机制，完善监督工作的基础设施建设，提升企业工程设计监督与管理的能力，约束设计部门违反公司规定的行为。当前建筑领域相关企业顺应政府的提倡与号召，使用BIM信息技术对工程合理设计提供较为精准的数据，管理人员可通过调用数据信息，核查工程设计中是否存在质量问题、混凝土材料、技术、设备等是否搭配合理，从而及时发现并纠正设计中存在的失误，对不正当行为进行调查和处理，这一技术模型与信息的推广与应用，可在工程建设的源头处规避质量问题，使得工程设计符合工程建设的标准，为混凝土施工提供安全保障。
3.3加强力学裂缝控制
当前，常见的力学裂缝控制措施有填充法以及表面处理法。填充法就是指当混凝土结构出现宽度、面积较大的裂缝时，选择合适的填充材料对其进行填充处理，通过填充消除裂缝，确保整个建筑的安全稳定。表面处理法是指当混凝土结构中出现面积、宽度较小的裂缝时，可通过对表面的抹平处理来达到消除混凝土裂缝的目的。此外，如果混凝土结构中出现危害性较小的裂缝，如非膨胀性裂纹、没有引发漏水现象，裂纹深度较浅，此时就可应用涂片法消除裂缝，确保建筑内外部品质良好。
3.4温度方面的控制措施
（1）对于覆盖的材料可采用厚度为0.14mm的塑料薄膜进行覆盖，如图一。（2）要对骨料配合比进行有效的调整，进一步把引气剂科学有效地运用到硬件混凝土中，这样就能相应地减少混凝土中的水泥用量。（3）要有效降低碎石温度，这对混凝土浇筑过程中的温度控制起着不可忽视的作用。（4）在温度比较高的环境下，要适当降低混凝土浇筑的厚度，对浇筑层面实施散热，在混凝土中埋入水管，使用冷水实施降温。（5）结合拆模时间，根据规定要求进行，如果温度下降，那么要做好保温操作。（6）在温度较低的状况下，如果混凝土长期暴露在外面，则要做好保温措施。
图一
3.5结合裂缝形式选取预防措施
针对干缩裂缝，在施工阶段施工人员要集中选取收缩量较小的水泥，如低热水泥以及粉煤灰水泥，对水泥收缩量进行控制。混凝土配合比设计阶段，要合理控制水灰比，当水灰比较大时，其干缩较大，可补充适量减水剂。要对混凝土搅拌及施工中配合比进行控制，混凝土搅拌中添加水量不能超出配合比设计拟定的水量。针对塑性收缩裂缝进行预防，要集中选取干缩性较小，早期强度高的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。对水灰比合理控制，适度添加减水剂能有效优化混凝土和易性及坍落度。在混凝土浇筑之前，施工人员要对模板及基层浇水，使其均匀湿透。对于温度裂缝，在施工中要注重选取中热水泥、低热水泥，如常见的粉煤灰水泥以及矿渣水泥，对水泥量进行控制，其水泥基本应用量控制在450kg/m3以下。适度降低水灰比，正常情况下混凝土水灰比要控制在0.6之下。在施工中要对各类骨料级配进行控制，可添加高效减水剂及粉煤灰，对水化热问题进行控制。在混凝土充分拌和后，要注入适量膨胀水泥以及膨胀剂，促使混凝土能有效收缩补偿，促使混凝土温度应力得到有效控制。可在混凝土中补充适量纤维材料将温度裂缝控制在相应范围中。在施工中针对大体积混凝土施工基础及岩石地基可选取刷热沥青、铺设卷材。
3.6在后期做好混凝土养护工作
后期养护混凝土也是避免形成裂缝的一种有效途径。施工者不但应重视养护的时间，而且应结合相应的标准执行养护工作，处理好每一个细节。一是在完成混凝土的搅拌和浇筑之后实施养护。工作者应综合地控制混凝土，防止在高温晾晒时间段开展洒水作业。倘若后期养护的季节正好是在夏季，那么我们首先应将一层薄膜覆盖于混凝土上，然后将草杉覆盖在薄膜上，如此一来，可以降低混凝土的抗压性，从而使其内部融合速度提高。二是定期监控养护的整个过程。每间隔6～8小时，倘若观察到热蒸发的情况出现在混凝土表面，那么应实施二次洒水，以确保混凝土内部结构的湿润。
结语
综上所述，在现代化工业建筑项目施工中，钢筋混凝土工程较为常见。在钢筋混凝土施工中要对各项问题进行控制，能推动建筑行业稳定发展，提高施工活动安全性与项目实用性。混凝土裂缝问题对混凝土施工质量具有较大干扰，所以当前在混凝土生产及施工中要针对性选取相应预防措施。能避免施工结构产生裂缝，还要对裂缝数量、宽度进行控制，防止产生有害裂缝，提高工程项目施工质量。依照施工对象及施工目标明确施工控制要点，全面拟定施工管理对策，促使建筑施工项目可高效化管理。
参考文献
[1]张卫军.工业建筑混凝土结构裂缝原因分析及预防措施[J].建筑工程技术与设计，2018（10）：3376.
[2]徐东亮.工业建筑混凝土结构裂缝原因分析及预防措施[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（28）：4070–4071.
[3]张明.工业建筑混凝土结构裂缝原因分析及预防措施[J].城市建设理论研究（电子版），2014（18）：1026.
[4]马骏，王迎涛，刘帅.工业建筑混凝土结构裂缝原因分析及预防措施[J].城市建设理论研究（电子版），2013（18）：45–46.