建筑工程混凝土裂縫成因控制措施剖析

盧永祥

摘要：裂縫是建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量通病之一，若處置不當(dāng)將嚴(yán)重威脅到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，影響建筑物的使用功能，縮短建筑物的使用壽命?；炷亮芽p產(chǎn)生的原因有很多，主要有地基不均勻沉降、溫度因素、混凝土收縮、混凝土拌合料質(zhì)量差、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)?。在分析建筑工程中混凝土裂縫成因的基礎(chǔ)上，提出了建筑工程混凝土裂縫的治理措施，以提高混凝土的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土；裂縫；措施

前言

眾所周知，混凝土施工材料是當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目施工中極為重要的一種，其在整個(gè)建筑工程施工中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，對(duì)于建筑工程質(zhì)量的提升也做出了重要貢獻(xiàn)，但是就當(dāng)前我國很多建筑工程項(xiàng)目中混凝土施工材料的應(yīng)用過程來看，其中存在的問題也是比較多的，尤其是裂縫問題的存在更是對(duì)于建筑工程的質(zhì)量產(chǎn)生了重要影響。所以，對(duì)建筑工程混凝土裂縫的成因及防治措施進(jìn)行探討和分析是非常必要的。

1 混凝土結(jié)構(gòu)的性能及裂縫的危害

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的性能

從目前出現(xiàn)裂縫的的原因看大都與混凝土結(jié)構(gòu)本身有密切的關(guān)系，如果混凝土本身的強(qiáng)度不能夠抵抗較大的負(fù)載必然會(huì)造成結(jié)構(gòu)裂縫。首先，混凝土的強(qiáng)度?；炷恋膹?qiáng)度主要取決于水泥的強(qiáng)度及砂石骨料的粘結(jié)強(qiáng)度，這就與水泥的標(biāo)號(hào)、水灰的配比相關(guān)。其次，混凝土變形?；炷恋淖冃沃饕憩F(xiàn)為收縮變形和溫度變形。當(dāng)環(huán)境溫度和濕度發(fā)生變化時(shí)，混凝土的構(gòu)件就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化從而使混凝土產(chǎn)生收縮變形或溫度變形。由于混凝土在體型上的變化，混凝土板的體積和表面比值會(huì)大大小于其支撐系統(tǒng)的表面比值，這就使混凝土板在水平方向上的變形大于支撐系統(tǒng)，從而出現(xiàn)拉應(yīng)力，影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。

1.2 出現(xiàn)裂縫的危害

混凝土裂縫主要是指結(jié)構(gòu)裂縫，尤其是指在澆筑混凝土板中出現(xiàn)的板縫、混凝土框架裂縫和混凝土剪力墻裂縫，這些都是混凝土結(jié)構(gòu)中質(zhì)量頑癥?；炷两Y(jié)構(gòu)在施工和使用中如果出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在威脅。混凝土結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)裂縫會(huì)使大氣中的二氧化碳滲透到混凝土中，加快混凝土的碳化速度，從而使鋼筋出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間大大提前。如果混凝土出現(xiàn)裂縫相應(yīng)的化學(xué)介質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)、水分子也會(huì)相應(yīng)地進(jìn)入裂縫，在鋼筋的表面發(fā)生電化反應(yīng)，從而縮短鋼筋的使用壽命。另外，明顯的裂縫還會(huì)影響建筑物的外觀和使用功能，使用戶產(chǎn)生不安全感。

2 混凝土工程中常見裂縫

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。常見的裂縫有：

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

2.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長短不一，互不連貫狀態(tài)。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

2.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)。

2.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，當(dāng)水泥用量在350～550kg/m³，每立方米混凝土將釋放出17500～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升達(dá)70℃左右甚至更高。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。

3 建筑工程混凝土裂縫的成因

3.1 溫度和濕度的變化

混凝土中，水泥的水化是一種放熱反應(yīng)?；炷猎谀Y(jié)硬化的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生出大量的水化熱。而混凝土自身卻具有導(dǎo)熱性低的特征。大量的熱量無法及時(shí)導(dǎo)出，囤積在混凝土內(nèi)部。致使混凝土內(nèi)部溫度不斷地攀升，在表面形成了拉應(yīng)力。到了后期降溫的時(shí)候，又會(huì)因此基礎(chǔ)或老混凝土的制約，混凝土內(nèi)部又會(huì)形成拉應(yīng)力。另外，氣溫的降低，也會(huì)在混凝土表面形成很大的拉應(yīng)力。建筑工程混凝土裂縫的產(chǎn)生，正是由于這些拉應(yīng)力大于了混凝土自身所承受的最大抗裂力。尤其是在夏、冬這兩個(gè)季節(jié)，晝夜溫度差異較大。一旦養(yǎng)護(hù)工作出現(xiàn)問題，很容易導(dǎo)致工程建筑的混凝土出現(xiàn)溫差裂縫。一部分混凝土，其的內(nèi)部濕度變化較慢或者較小，一旦表面濕度變化較大，也會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.2 原材料選擇和控制

造成工程建筑混凝土出現(xiàn)裂縫主要的原因之一就是原材料的組成問題。混凝土中最主要的膠凝材料就是水泥，水泥的品種、用量和細(xì)度等方面的因素，都會(huì)嚴(yán)重影響到混凝土的性能。控制混凝土裂縫產(chǎn)生的重要手段之一，是降低由水泥水化熱變化所引起的溫度變形。但同時(shí)，對(duì)石、砂的含泥量的把控同樣是控制混凝土裂縫產(chǎn)生的重要手段。用含泥量較大的石、砂配制出來混凝土，其抗拉強(qiáng)度低，收縮大，極易因?yàn)樗苄允湛s的原因而出現(xiàn)裂縫。此外，適量在混凝土中使用外加劑和摻合料，如減水劑、粉煤灰、膨脹劑等，可以有效地降低混凝土內(nèi)部應(yīng)力，對(duì)改善混凝土性能起到有利的影響。

3.3 施工不當(dāng)

在施工現(xiàn)場(chǎng)，澆搗混凝土?xí)r，如果振搗或插入不當(dāng)或是漏振、過振時(shí)過快地抽撤振搗棒，都會(huì)對(duì)混凝土的均勻性和實(shí)性產(chǎn)生不利影響，為裂縫的產(chǎn)生埋下誘因。施工中，在混凝土還沒達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度時(shí)，就進(jìn)行拆模，或混凝土上的荷載過大或者是混凝土局部集中式荷載，這一系列的行為都會(huì)直接導(dǎo)致混凝土樓板彈性變形。混凝土在早期強(qiáng)度還沒有達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力過大就會(huì)致使樓板出現(xiàn)變形甚至斷裂的情況。施工中，施工人員過于隨意，對(duì)鋼筋的保護(hù)工作不到位，致使板面負(fù)筋出現(xiàn)彎曲變形，或者的鋼筋保護(hù)層過厚過薄，這也對(duì)混凝土的受力能力起到了不利影響，使得板面出現(xiàn)裂縫。此外，有些建筑工程在施工結(jié)束后，進(jìn)行澆帶時(shí)，沒有按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行施工，例如施工時(shí)沒有預(yù)留企口縫；混凝土板的后澆帶沒有支模板，致使斜坡搓；未徹底鑿除疏松混凝土等也都可能致使板面的裂縫出現(xiàn)。

3.4 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

如果養(yǎng)護(hù)行為過早就會(huì)對(duì)混凝土凝結(jié)能力產(chǎn)生不利影響。養(yǎng)護(hù)行為過遲，混凝土板就會(huì)因?yàn)橥饨绲挠绊懀瑢?dǎo)致其表面的游離水分過快蒸發(fā)。水泥因?yàn)槿笔Я吮匾乃w積開始劇烈收縮，而混凝土在前期的強(qiáng)度比較低，承受不住這種應(yīng)力，最后產(chǎn)生開裂?；炷猎跐仓駬v之后，會(huì)因?yàn)橹亓Φ脑颍止橇祥_始沉落并擠出空氣水分，在混凝土表面形成泌水。水泥素漿上浮，在混凝土表面形成了砂漿層。砂漿層，同下層混凝土相比，干縮性能較強(qiáng)。水分一旦蒸發(fā)過后，其很容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。混凝土在澆筑之前，對(duì)模板、墊層等灑水不夠，致使其過于干燥，混凝土樓板表面也很容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。

4 混凝土施工裂縫的治理措施

4.1 改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可選用中低強(qiáng)度混凝土材料，也可在承臺(tái)的表面增加鋼筋的用量。實(shí)踐中為避免因溫度的變化而引起的混凝土施工裂縫，可采取永久式的伸縮方式進(jìn)行設(shè)計(jì)；建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很多，結(jié)構(gòu)長度問題是產(chǎn)生收縮應(yīng)力主要影響因素之一。根據(jù)建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)踐情況，施工單位一定要采取有效的設(shè)計(jì)方案，尤其要考慮混凝土施工中可能產(chǎn)生裂縫這一問題。

4.2 施工技術(shù)方面

好的材料是保證建筑質(zhì)量的前提，但是施工技術(shù)才是項(xiàng)目的核心環(huán)節(jié)，好的施工技術(shù)能夠保證混凝土的性能優(yōu)良。具體來講，需要加強(qiáng)地基的檢查與驗(yàn)收工作，為后續(xù)的工程做好鋪墊，對(duì)于較為復(fù)雜的地基，設(shè)計(jì)方在基坑開挖后應(yīng)該要求勘察補(bǔ)鉆探，當(dāng)探出有不利地質(zhì)情況時(shí)，必須先對(duì)其加固處理，然后才能進(jìn)行下一步施工。開挖基槽時(shí)，需要保持原有基槽結(jié)構(gòu)的完整性，合理地安排施工秩序，當(dāng)相鄰建筑物間距較近時(shí)，一般先從較深基礎(chǔ)開始，以防止基坑開挖破壞已建基礎(chǔ)的地基。

4.3 選材方面

材料的選擇是好的工程的基礎(chǔ)。因此在進(jìn)行混凝土選擇時(shí)需要選擇那些水化熱較低的水泥；在粗骨料的選擇上，需要選用那種表面粗糙，質(zhì)地堅(jiān)硬的石頭，這種石頭需要級(jí)配良好，空隙率小，并且沒有堿性反應(yīng)，有害物質(zhì)和粘土量不許超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)骨料的選擇上，宜采用顆粒較粗，空隙較小，含泥量較小的中砂；外摻料方面，宜采用減水劑等外加劑，以改善混凝土的性能，減少水的用量，減少收縮。

4.4 混凝土材料配制過程控制

混凝土材料配制過程中，如果有吸收率比較大的施工骨料，而且骨料中的含泥量、干縮量也比較大，那么混凝土干縮性會(huì)增加。為增強(qiáng)混凝土材料的和易性、抗?jié)B性、可泵性以及抗離析能力，可在混凝土材料中摻一些粉煤灰或高效的減水劑，以減少滲水現(xiàn)象，進(jìn)而減少混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。同時(shí)，混凝土材料配比設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員和管理人員一定要到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，綜合分析施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆搗工藝和構(gòu)件截面等因素，并及時(shí)的調(diào)整砂石等施工原料的配比。

4.5 改善養(yǎng)護(hù)措施

在施工現(xiàn)場(chǎng)要改善對(duì)水泥和混凝土的養(yǎng)護(hù)措施以滿足保溫保濕的要求。由于氣候等外部條件的改變等會(huì)導(dǎo)致水泥和混凝土不同程度的變質(zhì)進(jìn)而在使用后出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題，所以施工過程前后必須密切注意材料的養(yǎng)護(hù)問題。例如，可用草袋、鋸末等其他物品覆蓋在終凝的混凝土上，嚴(yán)格限制非養(yǎng)護(hù)人員上屋面踩踏混凝土并保證覆蓋物的持續(xù)濕潤以滿足混凝土對(duì)濕度和溫度的要求?；炷帘韺訙夭钸^大會(huì)出現(xiàn)表面裂縫，通過在覆蓋物上灑水等養(yǎng)護(hù)措施可以使混凝土表面緩慢冷卻進(jìn)而降低表層的溫度差異。尤其在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置有效地保溫措施，以防止寒潮來襲時(shí)表面干裂而影響施工質(zhì)量。炎熱季節(jié)對(duì)大體積混凝土的降溫措施也是減少混凝土裂縫的必要條件。

5 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于當(dāng)前我國建筑工程施工項(xiàng)目中的混凝土施工應(yīng)用來說，其確實(shí)在較大程度上提升了我國建筑工程施工的效率和質(zhì)量，這一點(diǎn)和混凝土材料的優(yōu)勢(shì)存在著密不可分的關(guān)系，但是在具體的混凝土材料應(yīng)用過程中也存在著一些問題需要引起相關(guān)人員高度的重視，比如裂縫問題就是影響混凝土功能和效果實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要因素，因此，針對(duì)裂縫問題進(jìn)行全面細(xì)致的分析，然后基于這些影響因素進(jìn)行有效的控制就成了當(dāng)前我國建筑工程施工中極為重要的一項(xiàng)基本工作。因此，在今后的建筑工程混凝土施工過程中就應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)這些裂縫成因進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，保障混凝土施工的順利進(jìn)行，盡可能避免裂縫問題的出現(xiàn)。