建筑施工中混凝土裂縫成因及防治研究

李 兆 強

(中澤建工集團有限責任公司，山西 太原 030006)

?

建筑施工中混凝土裂縫成因及防治研究

李 兆 強

(中澤建工集團有限責任公司，山西 太原 030006)

從干縮裂縫、塑性裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫等方面，介紹了建筑施工中混凝土裂縫的種類，并分析了各裂縫的產生原因，提出了混凝土裂縫的防治措施，以確保建筑結構的安全性。

混凝土裂縫，原材料，建筑設計，防治措施

0 引言

混凝土結構中裂縫一旦產生，就會隨著時間的延續(xù)而持續(xù)發(fā)展，如果不進行良好地控制并采取修復手段，裂縫擴大以后可能會造成水分滲入，從而使得鋼筋生銹，失去承載能力與抗拉能力，最終造成混凝土結構構件性能的下降，甚至影響到建筑結構的安全與抗震能力，因此是一個不可疏忽的問題，為了防止混凝土中鋼筋受到影響，在施工中也采取了很多措施，比如增加保護層的厚度等等，但是造成混凝土中裂縫的原因有很多，因此必須進行梳理，找出關鍵問題，加以控制與防治。

1 施工中混凝土裂縫的種類

根據(jù)混凝土裂縫的不同成因，在建筑施工中常見的混凝土種類分為以下幾種：

1)混凝土干縮裂縫。

由于水分蒸發(fā)使得混凝土發(fā)生化學反應的時候水分不足，混凝土在施工完畢以后一般大約1周～2周會在構件的表面出現(xiàn)干縮裂縫，這種混凝土收縮是不可逆的過程，而產生的原因就是因為混凝土表面水分蒸發(fā)而出現(xiàn)內部與外部的水分含量不同，如果混凝土表面的水分蒸發(fā)較快，失去的水分較大，則發(fā)生干縮的程度較大，裂縫寬度也較寬；如果表面水分蒸發(fā)的速度較慢，失去的水分較小，則發(fā)生干縮的程度較小，裂縫也較窄。如果混凝土發(fā)生干縮的拉力小于混凝土本身的抗拉能力，則混凝土表面不會產生干縮裂縫。一般來說，干縮裂縫的形態(tài)是相互平行的一些線狀裂縫或者網狀裂縫，一般寬度大約為1 mm～2 mm，出現(xiàn)的位置大多數(shù)在大型構件平面的中部，一些厚度較小的梁式構件或者板式構件中的分布都是沿著短邊的方向。這些裂縫出現(xiàn)最大的影響就是會造成混凝土抗?jié)B能力的下降，水分滲入鋼筋中引起鋼筋化學反應，造成混凝土耐久性能的下降，而且在水壓力的作用下會影響到構件的受力性能等?；炷翗嫾母煽s主要與混凝土的配合比、水泥含量、用量，粗骨料與細骨料的性質以及外加劑加入的含量等等相關。

2)混凝土塑性裂縫。

混凝土表面的塑性裂縫形成原因與干縮裂縫形成的原因類似，但是也不一樣。塑性裂縫產生主要是因為混凝土表面在大風天氣或者在干熱的天氣當中，表面水分消失過快。這種裂縫一般出現(xiàn)的形態(tài)是中間寬，兩邊較窄，長短不一致而且相互之間也不連貫。一般來說，這種裂縫出現(xiàn)的長度大約在200 mm～300 mm之間，寬度能達到5 mm左右。出現(xiàn)的原因是混凝土還沒有達到終凝，因此在這個階段抗拉能力與強度都較弱，在這種情況下受到大風天氣或者干熱天氣的影響，混凝土的表面水分消失過快，使得混凝土表面的毛細管當中大量產生負壓，混凝土的體積發(fā)生急劇收縮，在收縮力大于混凝土抵抗能力的時候，混凝土表面出現(xiàn)大量的龜裂。一般影響龜裂的因素有混凝土的水灰比、混凝土凝結的時間、風速、環(huán)境相對濕度與溫度等等。

3)混凝土沉降裂縫。

在建筑施工中，有時候可能會因為建筑本身的地基基礎不牢、地基土質松軟、地基處理的方法不當，或者施工質量不符合要求、地基滲水等等原因造成地基不均勻沉降而產生。也有一些是因為模板的支撐不足、拆模過早混凝土的強度沒有達到設計要求或者支撐在混凝土強度增長的過程中松動。如果是在冬季，還有凍土消融的問題。凍土在滲水凍結的狀態(tài)下強度較高、承載能力較強。如果凍土中的冰融化，就會造成土體的下沉，承載能力下降，在這種狀態(tài)下就會發(fā)生局部沉降，使得混凝土結構產生裂縫。這種裂縫的形態(tài)一般是貫穿狀態(tài)，走向與建筑沉降的方向與部位有關。一般與地面形成一定的角度，大概在30°～60°范圍內。比較嚴重的沉降裂縫會形成構件裂縫兩側的錯位，裂縫的寬度也與沉降量成正比例關系。這種裂縫與周邊環(huán)境中的水分、溫度等關系不大，一般當建筑沉降穩(wěn)定以后，裂縫的發(fā)展就穩(wěn)定了不再發(fā)展。

4)混凝土溫度裂縫。

混凝土由于內外溫差的作用也會產生裂縫，這種裂縫一般多見在大體積的混凝土構件上，因此對混凝土構件進行內外溫差的控制就顯得尤為重要了，而且混凝土的溫度裂縫也是在施工過程當中經常出現(xiàn)的裂縫，對于建筑結構的穩(wěn)定性與耐久性也有著很大的影響。而且在使用過程當中，混凝土的溫度裂縫也對混凝土結構的應力狀況有著不容忽視的影響。產生溫度裂縫的原因主要也涉及到材料的合格性，另外主要關系到結構的設計是否合理、是否做好了保溫措施降低混凝土內外溫差、與周邊材料交界的地方是否做好了溫度收縮控制措施等等。在混凝土硬化的過程中，混凝土內部反應放出大量的熱，因此水化反應造成混凝土內部的溫度不斷上升，表面溫度則散失較快。如果對混凝土養(yǎng)護不周，很多混凝土外側的薄弱部位就會出現(xiàn)溫度裂縫，所以掌握溫度應力的變化對于調整溫度裂縫的產生具有很大的意義。

5)其他原因產生的裂縫。

除了上述的裂縫成因以外，還存在一些施工因素也會造成裂縫的產生。比如振搗混凝土的時候，插入與抽出振動棒的速度過快，插入不當與漏振等都會造成混凝土裂縫的形成；澆筑混凝土的時候溫度過高、風速過快、或者澆筑的高度太高等也會造成混凝土裂縫的產生；此外現(xiàn)場的混凝土養(yǎng)護不足，水分太少不滿足混凝土水化反應需要，還有拆模過早等都會造成混凝土裂縫的形成。

2 混凝土裂縫的防治措施

1)通過優(yōu)化設計防治裂縫產生。

在建筑設計當中應當充分考慮混凝土的性能，做好構件設計的放與收的工作。

所謂“放”的概念就是將存在受力變形情況的構件放在自由約束下，使得構件有足夠的變形余地。比如磚混結構的房屋屋蓋與圈梁之間就是這種關系，因為溫度線膨脹系數(shù)不同所以變形也不同，因此房屋的四角與圈梁之間并不是固結的關系，而是放置了滑動面，使得屋蓋與圈梁之間在冬天與夏天的環(huán)境當中都能夠有充足的空間進行溫度變形。所謂“收”就是如果沒有足夠的變形余地，則對構件進行約束，采取防止裂縫產生的有力措施，比如在構件兩端增加約束等等。

在設計中，應當盡量避免出現(xiàn)可能產生應力集中的尖角或者結構斷面。

此外，由于在建筑施工中混凝土的裂縫產生有絕大多數(shù)都是由于混凝土自身的收縮造成，因此為了解決混凝土收縮引起的裂縫產生，可以在混凝土當中摻入適量的膨脹劑來補償混凝土的收縮，這種方法也是經過實踐證明的，效果很好。

2)從材料方面嚴格控制。

為了減少混凝土裂縫，提高混凝土施工的質量，施工人員應當做好原材料的質量檢驗工作，對水泥的強度等級、粗細骨料的含泥量等等進行嚴格檢驗，保證混凝土原材的各項指標都在規(guī)范規(guī)定的范圍內，并做好混凝土配合比的試驗，在設計中采用合理的混凝土強度等級。

3)從施工方面進行控制。

首先在進行混凝土的振搗方面應當加強控制，振搗棒應當快插慢拔，并根據(jù)不同混凝土的坍落度來控制混凝土的振搗時間，避免混凝土振搗的過振與漏振現(xiàn)象，這對保證混凝土質量非常關鍵，而且如果氣溫較高還提倡進行混凝土的二次抹面與二次振搗施工，這對于排除混凝土泌水與排除混凝土內部的氣泡與水分是非常有用的。

混凝土澆筑完畢以后一定要及時地進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時可以采用灑水并覆蓋土工布的方法進行，也可以在構件表面覆蓋塑料薄膜，采用塑料薄膜的方法經過論證是非?？尚械模覝p少了后期的灑水工作量。還可以采用的手段包括降低混凝土攪拌水的溫度或者加入冰塊等，現(xiàn)場澆筑也可以降低模板內部的溫度，這樣也能夠一定程度防止裂縫的產生。

在新澆筑混凝土上面堆放材料不當也是引起混凝土產生裂縫不可忽視的原因。因早期混凝土強度較低，在吊運鋼筋、鋼管等重型材料時，一定要嚴格控制吊運的數(shù)量，并且輕輕地放在開間較小的房間，防止沖擊荷載對混凝土產生較大的沖擊力，使混凝土產生貫通性裂縫；隨著時間的延長，鋼筋發(fā)生銹蝕，降低建筑物的使用壽命。

4)控制混凝土反應環(huán)境。

混凝土收縮裂縫的控制需要對周邊環(huán)境進行控制，就是環(huán)境的溫度與濕度，保證混凝土構件有一個相對穩(wěn)定的反應環(huán)境。此外可以在混凝土的外加劑中加入適量的粉煤灰，粉煤灰在后期的強度可以抵御混凝土內部產生的張力，降低水泥的用量的溫度增長，另外在配合比中應當控制好骨料的含泥量并減少粉砂的使用等等。

3 混凝土構件裂縫的控制措施

建筑結構構件比較重要的是承重的梁與柱，容易產生裂縫的是梁與板?；炷亮喝菀桩a生裂縫的部位有梁受拉區(qū)、梁支座附近的受力裂縫，這些裂縫可以采用表面處理法、灌漿嵌縫法等進行簡單的處理。如果梁的裂縫影響了梁體的承載能力，則應當對控制措施進行比對，選擇性價比較高的手段，比如粘結加固法、梁截面加大法等方法控制裂縫的產生。

對于混凝土板，主要出現(xiàn)的裂縫問題有龜裂、縱橫向裂縫問題?？刂频拇胧┲饕菍炷恋脑牧线M行控制，提高混凝土運輸與拌制的質量、加強混凝土施工的過程控制并對混凝土進行及時的養(yǎng)護與成品保護等。因為混凝土裂縫產生的原因很復雜，因此必須多方面采取措施，正確對待裂縫，及時進行控制與處理。

4 結語

在建筑施工中出現(xiàn)裂縫是一種非常普遍的現(xiàn)象，不同種類的裂縫出現(xiàn)的原因不同，防治的手段也不同，但是不可否認，裂縫是施工中必須重視的問題，因此應當從原材料控制方面開始，結合施工過程、養(yǎng)護等等進行控制，并優(yōu)化建筑結構的設計，只有多方面多環(huán)節(jié)進行裂縫控制，才能夠達到預期減少裂縫的效果，提高施工建筑的質量。

[1] 張曉丹.型鋼斜支撐剪力墻的抗震模擬分析[D].大連：大連理工大學，2005.

[2] 張振宇.三維廣義有限元法及其在混凝土結構開裂分析中的應用[D].南京：河海大學，2005.

[3] 馮秀芳．商品混凝土可泵性優(yōu)化技術[J]．河北水利，2008(10)：19-20．

[4] 王鐵夢．建筑物的裂縫控制[M]．上海：科學技術出版社，1987．

[5] 曹小平．大體積混凝土裂縫控制[J]．施工技術，1996，25(2)：19-21．

[6] 葉琳昌，沈 義．大體積混凝土施工[M]．北京：中國建筑出版社，1987．

[7] 王鐵夢．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．

[8] 尹 平．混凝土裂縫產生原因及預防處理措施[J]．山西建筑，2008，34(10)：159-160．

Study on concrete cracking causes and prevention in building construction

Li Zhaoqiang

(ZhongzeConstructionIndustryGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Starting from aspects of shrinkage cracks, plastic cracks, subsidence cracks and temperature cracks, the paper introduces concrete crack kinds in building construction, analyzes cracking causes, and puts forward concrete cracks preventing measures, so as to guarantee building structure safety.

concrete cracks, raw material, building design, preventive measures

1009-6825(2017)11-0121-02

2017-02-06

李兆強(1977- )，男，工程師

TU755

A