巖土施工過(guò)程中混凝土裂縫的控制方法分析

前言

上世紀(jì)80年代初期，我國(guó)的工程勘察單位逐漸轉(zhuǎn)向了巖土工程施工，發(fā)展到現(xiàn)在，巖土工程成為了大多數(shù)企業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。但是巖土施工過(guò)程中混凝土的使用需要有嚴(yán)格的質(zhì)量控制，而這一問(wèn)題成為在施工過(guò)程中需要解決的首要問(wèn)題。眾所周知，在巖土施工過(guò)程中，各施工企業(yè)內(nèi)部各種施工過(guò)程的有效管理成為混凝土裂縫控制的主要方法，內(nèi)容包括混凝土使用的質(zhì)量、安全、成本、工期等多種方面。所以，在施工過(guò)程中，掌握混凝土裂縫的控制方法對(duì)于建立和完善符合巖土工程施工特點(diǎn)的質(zhì)量管理體系在工程建設(shè)中尤為重要。

一、巖土施工過(guò)程和結(jié)果的特征

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT50279—98巖土工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)巖土工程的概念做了明確解釋：土木工程中涉及巖石或土的利用、處理或改良的科學(xué)技術(shù)。作為土木工程的一個(gè)重要分支，與其他工程相比，巖土施工工程的產(chǎn)品成果和質(zhì)量的檢驗(yàn)都具有自己的特性。

1、巖土施工過(guò)程中產(chǎn)品具有隱蔽性

隱蔽性是巖土施工過(guò)程與其他生產(chǎn)過(guò)程區(qū)別最大地方，因?yàn)檫@一工程大部分是在巖體中或者在地下進(jìn)行的，整個(gè)施工過(guò)程是在極其隱蔽的地方和條件下進(jìn)行的，另外，其生產(chǎn)結(jié)果也不易被發(fā)現(xiàn)，從外部來(lái)看根本無(wú)法觀察施工過(guò)程的整體情況。其隱蔽性要求在施工過(guò)程中嚴(yán)格遵循相關(guān)環(huán)節(jié)的運(yùn)行，保證施工質(zhì)量。

2、巖土施工過(guò)程很高的嚴(yán)格性

巖土工程自身的特殊性和隱蔽性的特征決定了在整個(gè)施工過(guò)程中要有很高的嚴(yán)格性，數(shù)據(jù)和用料等都有一定的標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行，減少施工過(guò)程中的錯(cuò)誤。

3、巖土工程施工質(zhì)量檢測(cè)的不完全性

巖土施工是一個(gè)特殊過(guò)程，即結(jié)果不能通過(guò)其后產(chǎn)品的檢驗(yàn)和試驗(yàn)完全驗(yàn)證、其缺陷僅在使用后或后續(xù)工序中才能暴露出來(lái)的過(guò)程。巖土工程產(chǎn)品的問(wèn)題和質(zhì)量在很大程度上不能按照產(chǎn)品的試驗(yàn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完全檢測(cè)。而且，施工結(jié)果在數(shù)量和整體結(jié)構(gòu)中也不能完全用質(zhì)量檢測(cè)來(lái)衡量。

4、巖土工程施工的不可逆性和產(chǎn)品質(zhì)量的一次性特征

巖土工程施工的隱蔽性、嚴(yán)格性和質(zhì)量檢測(cè)的不完全性決定了其施工過(guò)程具有不可逆性的特點(diǎn)，施工產(chǎn)品成型后就不能再加工或返修了。一旦做出來(lái)之后，很難有所改變，也沒(méi)有辦法來(lái)提高和改善產(chǎn)品本身的質(zhì)量，所以對(duì)施工產(chǎn)品在質(zhì)量上不符合要求的地方無(wú)法采取補(bǔ)救或返工措施。那么，就要求我們?cè)诠ぷ髦幸欢ㄒ袊?yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骶?，?yán)把質(zhì)量關(guān)，將工作一次性做到位，減少在施工過(guò)程中的錯(cuò)誤，不至于為以后的工作帶來(lái)不便。

5、巖土工程施工的復(fù)雜性和工程質(zhì)量的變異性

巖土在施工過(guò)程中一般都是采用大型的機(jī)械設(shè)施和許多輔助設(shè)備，而且施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素等的制約也給工作帶來(lái)影響。另外，施工技術(shù)要求十分復(fù)雜，工藝條件高，對(duì)不同的環(huán)境和條件都有不同的要求。任何一種微妙的錯(cuò)誤都可能造成施工結(jié)果的不確定性和質(zhì)量的變異。所以要求施工工作人員在工作中細(xì)心認(rèn)真，在其他不能變動(dòng)因素的情況下，盡可能多的減少其變異性。

二、混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的裂縫問(wèn)題

隨著在巖土施工過(guò)程中混凝土使用的增多，各種裂縫問(wèn)題也在不斷增加。

1、地基方面的裂縫，建筑物由于荷載量過(guò)大造成裂縫。地基在荷載作用下，其應(yīng)力和深度成正比，深度越大，則擴(kuò)散越大，應(yīng)力也就越大，反之亦然。地基層次結(jié)構(gòu)均勻的情況下，建筑物的地基應(yīng)力分布也是不均勻的，所以就在一定情況形成了盆狀曲面，產(chǎn)生了裂縫。

2、施工方面裂縫。由于施工方面造成的裂縫有很多。施工方面造成裂縫的原因也很多，這種裂縫主要由于水泥、砂石等質(zhì)量低劣，混凝土的材料配合比不精確，水分蒸發(fā)，模板結(jié)構(gòu)不合理等造成的。在施工過(guò)程中，澆灌混凝土?xí)r對(duì)鋼筋的不合理碰撞也可能造成混凝土開(kāi)裂，引起裂縫。

3、溫度變化出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題。溫度會(huì)造成材料的熱脹冷縮，這方面的裂縫也會(huì)出現(xiàn)在巖土施工過(guò)程中。建筑物都會(huì)產(chǎn)生不同的變形，一般的混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)，隨著溫度的變化，體積會(huì)有所收縮，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。所以這種裂縫都出現(xiàn)在早期混凝土強(qiáng)度很低的時(shí)候。那么混凝土早期結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)就顯得格外重要。

三、混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的危害及原因

在我國(guó)，建筑裂縫比較普遍，而且種類繁多，形態(tài)各異，對(duì)建筑的危害也比較大，造成建筑漏水，影響建筑美觀等。嚴(yán)重的會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力，影響建筑實(shí)用壽命。

巖土施工過(guò)程中出現(xiàn)的混凝土裂縫是極不規(guī)則的，在荷載作用下隨著進(jìn)一步的溫度變化，裂縫也會(huì)不斷擴(kuò)展。一開(kāi)始的裂縫可能會(huì)很細(xì)微，但是時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)變成宏觀裂縫，肉眼能明顯看到。這樣的裂縫將對(duì)整個(gè)巖土工程產(chǎn)生危害，巖土工程的結(jié)構(gòu)承載力、防火性、抗?jié)B性和抗化學(xué)物質(zhì)腐蝕性等耐用性能受到了嚴(yán)重的影響。建筑的美觀造成不良影響不說(shuō)，而且會(huì)縮短使用壽命。

因此，要高度重視巖土工程中混凝土裂縫問(wèn)題，準(zhǔn)確把握其產(chǎn)生的原因，并在實(shí)際工作中進(jìn)行有效預(yù)防，采取必要措施，運(yùn)用合理的裂縫控制方法才能保證巖土工程的高質(zhì)量。

據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料表明，工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屬于變形變化引起的裂縫約占80%；屬于荷載引起的裂縫約占20%。要解決巖土工程裂縫問(wèn)題，必須對(duì)其原因進(jìn)行深入分析與研究。

目前在巖土施工過(guò)程中，混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要分為內(nèi)外兩大類：第一、外因指的是非荷載原因，如溫度裂縫，干縮作用造成的混凝土開(kāi)裂等；第二、混凝土本身在使用時(shí)的缺陷，在混凝土的初期硬化時(shí)，內(nèi)部會(huì)充滿氣體，在氣穴、氣孔的作用下產(chǎn)生微小的裂縫，這屬于內(nèi)部原因。

1、非荷載因素

混凝土的抗拉強(qiáng)度非常小，所以當(dāng)結(jié)構(gòu)中某一部分受到外部環(huán)境的影響而產(chǎn)生作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此混凝土在荷載和非荷載情況下，都可能產(chǎn)生裂縫。荷載作用下的裂縫可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)避免裂縫的產(chǎn)生，而非荷載作用如溫度、干縮等作用下，混凝土?xí)a(chǎn)生內(nèi)部拉應(yīng)力。

2、混凝土的初始缺陷

由于混凝土是一種用砂石、水泥、水和其他材料等混合而形成的一種材料，在混凝土初始硬化階段，會(huì)因?yàn)橐幌盗性蛟斐衫锩娉錆M氣孔，這就是我們通常所說(shuō)的混凝土初始缺陷。雖然只是微小的裂縫，通常這種無(wú)害裂縫不會(huì)對(duì)混凝土的承重、防滲及其他重要功能產(chǎn)生太大的危害作用。但是隨著混凝土慢慢的擴(kuò)張，會(huì)在以后形成比較大的肉眼可以看到的裂縫，這就變成了混凝土施工過(guò)程中常見(jiàn)的裂縫，這將會(huì)對(duì)巖土工程混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大危害，其耐性和永久性將受到威脅。

四、混凝土裂縫的控制措施

巖土施工過(guò)程中混凝土裂縫的控制方法可以從施工設(shè)計(jì)和施工操作兩方面具體著手。

1、施工設(shè)計(jì)方面

為了對(duì)混凝土裂縫采取有效控制措施，在設(shè)計(jì)方面對(duì)結(jié)構(gòu)的要求比較嚴(yán)格，只有完全處于自由變形無(wú)約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)才符合要求，這樣才能保證充足的變形余地，采取必要措施對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行防治。

（1）設(shè)計(jì)中要做到避免結(jié)構(gòu)斷面突然變化帶來(lái)的應(yīng)力集中狀況。

（2）積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)減少裂縫。

目前常見(jiàn)的混凝土裂縫主要是由于混凝土收縮造成的，為了減少混凝土收縮造成的裂縫，在混凝土使用者就要求摻用膨脹劑來(lái)進(jìn)一步彌補(bǔ)混凝土的收縮。而且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，這種方法效果非常明顯。

（3）選材和配料比方面的設(shè)計(jì)也要到位。

根據(jù)不同巖土結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行合理的選擇混凝土，在選用過(guò)程中要搭配優(yōu)良的砂石原料，而且其中的含泥量要符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，可以采用混凝土外加劑和摻合料等來(lái)合理分配材料的配比。

2、施工操作方面

施工操作主要包括澆搗、混凝土養(yǎng)護(hù)等問(wèn)題，在這些過(guò)程中，一定要嚴(yán)格把關(guān)，不容許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。澆搗時(shí)，要根據(jù)不同混凝土的特性把握時(shí)間和力度，避免混凝土內(nèi)部產(chǎn)生水分和氣泡。

混凝土養(yǎng)護(hù)也是施工過(guò)程中混凝土裂縫控制的有效方法，合理養(yǎng)護(hù)混凝土可保證混凝土在早期減少收縮，從而避免裂縫的發(fā)生。

值得注意的是，在澆搗和養(yǎng)護(hù)時(shí)要特別注意溫度的變化，因?yàn)檫@些必須在低溫情況下才能進(jìn)行，必要時(shí)候會(huì)添加冰塊來(lái)降低混凝土的溫度，所以在夏季的時(shí)候要尤其注意這一點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

裂縫是巖土施工過(guò)程中混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，但是這種現(xiàn)象卻對(duì)建筑物產(chǎn)生巨大的影響。所以要采取必要的措施進(jìn)行補(bǔ)救。在施工過(guò)程中，要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行深入的研究，對(duì)裂縫進(jìn)行有效分析，區(qū)別對(duì)待裂縫形成原因，采用合理的措施，這樣才能保證巖土施工工程的有效進(jìn)行和建筑物的穩(wěn)定。