施工混凝土裂縫分析

劉乃林　張亮

Analysis of concrete cracks in subway construction

liu Nai linZhang liang（Soochow FALAB Judicial Authenticators，jiangsu Suzhou 215000）

摘 要：由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使混凝土裂縫成立土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。裂縫的存在和發(fā)展經(jīng)常會使結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性以及抗?jié)B能力，進而影響建筑物的外觀、使用壽命，最為嚴重的將威脅到人民生命和財產(chǎn)的安全。針對工程建設(shè)中混凝土裂縫的問題，必須采取有效的技術(shù)措施加以防范和控制，以確保工程質(zhì)量。本文對混凝土裂縫的形成進行了淺要的分析，并提出了預防以及處理方法。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫;形成;處理;預防

Abstract：Due to a series of problems such as concrete construction， its own deformation and constraints， concrete cracks have established the most common engineering diseases in civil engineering， water Conservancy， bridges， and tunnels. The existence and development of cracks often cause corrosion of reinforced materials inside the structure， reducing the bearing capacity， durability， and impermeability of reinforced concrete materials， which in turn affects the appearance and service life of buildings. The most serious will threaten peoples lives and property. Safety. To solve the problem of concrete cracks in engineering construction， effective technical measures must be taken to prevent and control them so as to ensure the quality of the project. In this paper， the formation of concrete cracks is analyzed briefly， and prevention and treatment methods are put forward.

Key words：Concrete Cracks;Formation;Treatment;Prevention

1 混凝土的特性

混凝土作為一種復合材料，其本身具備膠凝性和易收縮性的特點。所以，一旦受到外界力的作用或者是內(nèi)部變形，使得拉應(yīng)力超過混凝土本身所能夠承受的極限強度，就會為混凝土裂縫的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。混凝土在凝固的過程中強度在不斷增大，施工階段作為混凝土的發(fā)展過渡階段，是從低強度逐漸朝著設(shè)計強度方向發(fā)展的過程，但是需注意極限的拉應(yīng)力是一直在變化的，如果拉力超出極限值，就會導致裂縫的出現(xiàn)[1]。在施工環(huán)節(jié)，混凝土很容易受到外界環(huán)境影響，并且隨著結(jié)構(gòu)與場合的差異，同樣的配合比，卻會對裂縫的形態(tài)與分布帶來不同的影響。

2 地鐵工程混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

在開展地鐵工程混凝土施工時，導致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因很多。從總體方面來看，混凝土裂縫的產(chǎn)生主要包含結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩個類型。

2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

地鐵工程施工中混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫原因受到很多方面因素影響，無論是在施工環(huán)節(jié)，還是在后續(xù)的使用環(huán)節(jié)中都可能會出現(xiàn)裂縫。在施工過程中，因為結(jié)構(gòu)配筋量不足，在后續(xù)使用中因為超過設(shè)計荷載、地基沉降不均以及地震等等原因，都可能導致裂縫的出現(xiàn)，并且裂縫產(chǎn)生只是一瞬間的事。結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生是致命的，往往后期沒有補救措施可以消除，唯有破除重建。

2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

2.2.1 安定性裂縫

水泥的安定性是指水泥漿體在硬化后體積變化的穩(wěn)定性[3]，安定性裂縫主要指的是龜裂，一般是因為水泥不合格的安定性所造成的。而水泥不合格的原因很多，如對水泥原材料質(zhì)量控制不足，一味地降低購買成本;在使用水泥材料之前，沒有做好配合比試驗，使得水泥用量無法滿足正常的施工要求，最終破壞混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能。

2.2.2 堿集料反應(yīng)裂縫

堿集料反應(yīng)是指混凝土中的堿與集料中的的活性組分發(fā)生化學反應(yīng)，當堿集料反應(yīng)時，集料將產(chǎn)生膨脹，但包裹它的硬化水泥并不產(chǎn)生膨脹，因此，集料的膨脹將在水泥石中產(chǎn)生拉應(yīng)力，當這種拉應(yīng)力超過水泥石的承受能力時，則產(chǎn)生開裂，這種裂縫就是堿集料反應(yīng)裂縫。

2.2.3 收縮裂縫

混凝土收縮裂縫是地鐵工程最常見的一種裂縫，收縮性裂縫主要包含塑性收縮、化學收縮以及干燥收縮三種類型。塑性收縮主要存在于混凝土凝固環(huán)節(jié)，尤其是剛開始凝固時，水化反應(yīng)過于強烈就會導致混凝土出現(xiàn)失水現(xiàn)象，大幅度降低其可塑性。在凝固過程中，混凝土體積會出現(xiàn)一定的變化，會有不均勻的拉力出現(xiàn)，最終引起裂縫的出現(xiàn)。在混凝土完全凝固后，產(chǎn)生的裂縫是干燥收縮，出現(xiàn)干燥收縮裂縫的原因有很多，如過早拆模，會讓混凝土表面出現(xiàn)大量失水的現(xiàn)象，導致表層體積縮小，但是混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)要比表面蒸發(fā)的速度慢，其相應(yīng)的體積不會出現(xiàn)較大的變化，由于內(nèi)外收縮比例的差異性引起表面的拉力超出混凝土所能承受的極限拉力，就會有裂縫出現(xiàn)[2]?；瘜W收縮一般是在硬化過程中出現(xiàn)，主要是因為水泥的水化作用，導致體積減小，最終產(chǎn)生裂縫。

2.2.4 溫度裂縫

混凝土內(nèi)外溫差的存在是地鐵工程混凝土產(chǎn)生裂縫的主要因素。混凝土表面水化作用所產(chǎn)生的溫度會在很短地時間內(nèi)散失，但是內(nèi)部產(chǎn)生出的溫度卻不會過快流失。這樣的情況就會加劇混凝土體積的增大趨勢，一般來說，混凝土溫差裂縫出現(xiàn)的原因：第一，在澆筑混凝土的前期，混凝土會出現(xiàn)強烈的水化熱，其內(nèi)外溫差過大，很容易引起混凝土的開裂現(xiàn)象，一般在混凝土澆筑完畢三天之后才會出現(xiàn)。第二，在拆卸混凝土模板后，表面溫度損失過快，加大內(nèi)部與外部的溫度差，這樣也會導致裂縫的存在。第三，當混凝土內(nèi)部溫度達到一定程度后，在下降到最低點時，這時的溫度與最高溫度會有明顯的差異，這樣也容易引起混凝土裂縫的出現(xiàn)。

3 地鐵結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的危害

因為混凝土本身屬于脆性且非勻質(zhì)合成材料，其抗拉強度只有抗壓強度的四分之一，所以，在施工過程中很難控制好裂縫的產(chǎn)生，但是要對存在危害性的裂縫加以防范，這種存在危害性的裂縫會大大降低區(qū)間與地鐵車站的抗?jié)B能力，影響整個工程的正常使用。同時，還會加大鋼筋的銹蝕，促使混凝土出現(xiàn)碳化，破壞構(gòu)筑物的耐久性，所以，裂縫必須嚴格控制在允許的范圍之內(nèi)。國外工程技術(shù)人員認為，將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最大裂縫寬度加以規(guī)定主要是防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕，在不同規(guī)范中，對裂縫寬度的實際規(guī)定也會有所差異，但基本原則方面是一致的。無論是實際的規(guī)定是否存在差異，其基本原則的一致性都是為了防治地鐵結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生對地鐵建筑造成危害，影響施工及后續(xù)的使用[4]。所以，在設(shè)計、施工以及后續(xù)的使用環(huán)節(jié)，都應(yīng)該正確地認識到地鐵結(jié)構(gòu)裂縫的危害性，做好相應(yīng)的防范，才能夠?qū)⒘芽p限制在允許的范圍之內(nèi)。

4 地鐵施工混凝上裂縫的預防措施

由于地鐵施工中，外界環(huán)境無法達到完全穩(wěn)定的狀態(tài)，再加上混凝土本身的物理性質(zhì)，使得混凝土裂縫很難避免，在施工環(huán)節(jié)，需要做好混凝土強度與性能的合理控制，才能夠盡量減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，具體做法如下：第一，使用具備科學配比以及質(zhì)量可靠的混凝土材料。水泥采用安定性好、泌水性小、水化熱低、具有一定抗侵蝕性而且質(zhì)量比較穩(wěn)定的硅酸鹽水泥。水將采用自來水。砂石料符合現(xiàn)行的《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及驗收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及驗收方法》規(guī)定外，石子粒徑最大不超過40mm，吸水率不大于1.5% [5]。第二，為了避免堿集料反應(yīng)，首先避免使用活性集料，其次就是限制混凝土的堿含量。第三，在澆筑成型過程中，需要控制好混凝土的入模溫度，確?；炷恋膬?nèi)部與表面溫差能夠控制在25℃之內(nèi)。如，在夏季氣溫較高時澆筑混凝土可以采取摻入冰屑、遮陽等措施防止混凝土內(nèi)外溫差過高。第四，對混凝土澆筑的速度需嚴格控制，盡量減少施工分段的長度，這樣也可以滿足混凝土裂縫的控制。如底板面積較大，需要采取分塊分層法澆筑，以減少收縮和溫度應(yīng)力，控制裂縫。第五，加強混凝土施工環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理力度，確保施工人員能夠按照科學的施工方法來完成混凝土的有關(guān)施工工序，以避免因為人為的因素造成混凝土裂縫的出現(xiàn)。第六，采用切實可行的施工工藝。地鐵工程在混凝土澆筑時，選擇泵送的方式。所以，在澆筑混凝土之前，要做好材料的化驗，如果材料不合格，嚴禁使用。在澆筑環(huán)節(jié)，要保持勻速的投料，同時，采取分層振搗的方式，再配合滿足規(guī)定的拆模時間，就能控制好混凝土的澆筑施工。其分段澆筑的長度最好能控制在15m最佳。此外，跳槽分段施工，不采用后澆帶等都是合理安排施工工序的有效措施。第七，適當?shù)靥砑訙p水劑或者是緩凝型減水劑。將減水劑摻加到混凝土之中，可以滿足混凝土的工作性質(zhì)，可以降低10%左右的拌合水使用量。如果摻加緩凝型減水劑，在上述效果之外，還可以將初凝時間推遲一個小時以上，澆筑速度的減緩，就能夠保持充分地散熱性，合理地規(guī)避裂縫。第八，早期混凝土的養(yǎng)護。混凝土澆筑完后，及時養(yǎng)護，每天不少于2次，持續(xù)2周，并注意成品保護。一般來說，混凝土養(yǎng)護包含介質(zhì)溫度、濕度以及養(yǎng)護延續(xù)時間三個方面的要素。另外，等待混凝土達到一定的強度要求之后，需要盡快做好回填土處理，因為土是混凝土最佳的養(yǎng)護材料之一。目前，這是對混凝土保濕保溫養(yǎng)護的最佳手段，對裂縫的預防控制非常有效果。

5 地鐵施工中混凝上裂縫的修補和控制方法

在地鐵工程的施工中，既然我們無法避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，那么，我們就可以采取有效的措施，來補救混凝土裂縫，確保將混凝土裂縫有害程度最大限度的控制，降低裂縫帶來的危害。一般來說，有以下幾種混凝土控制與修補的措施：第一，涂抹法，即將材料涂抹在混凝土的表面，這樣的修補混凝土裂縫的方式一般是在出現(xiàn)淺細或者是在混凝土淺層層面上的裂縫修補中使用。這樣的裂縫，無法正常地灌入漿材，并且深度也沒有達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不會形成漏水等情況的出現(xiàn)，屬于不伸縮、不活動的裂縫，因此涂抹法很實用。第二，表面補貼法，主要是針對混凝土出現(xiàn)大面積的裂縫，或者是因為混凝土已經(jīng)出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，但是卻無法找準漏水具體位置的裂縫控制方法。使用表面補貼法，就能對如此的裂縫進行有效地控制。第三，填充法，主要用于灌漿等方式已經(jīng)無法達到對裂縫理想修補的情況中。另外如果裂縫產(chǎn)生的規(guī)模較小，也可以采用填充法來對裂縫進行處理。第四，結(jié)構(gòu)補強法，因為荷載作用所引起的裂縫，但是卻長時間無法處理裂縫，導致混凝土的耐久性受到嚴重的影響。針對這一類型裂縫，就可以利用結(jié)構(gòu)補強法，具體又分為錨固補強、斷面補強以及預應(yīng)力法等方式。

6 結(jié)語

在地鐵工程施工中，混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多，但是只要能夠合理地規(guī)范，嚴格地控制施工工序，再配合上嚴格的保護措施，就能夠確?；炷潦┕すに嚨暮侠硇耘c科學性，通過混凝土裂縫產(chǎn)生原因的“認真”避免，就可以在一定程度上控制裂縫，并且還可以延續(xù)到對后續(xù)施工中混凝土裂縫的防范。所以，在今后的地鐵工程的施工環(huán)節(jié)，懂得合理地控制混凝土裂縫，再出現(xiàn)裂縫時能夠及時地處理，將裂縫產(chǎn)生的危害控制在可控的范圍內(nèi)，就能滿足地鐵工程施工對安全、質(zhì)量的要求。

參考文獻：

[1]王升濤，張洪海.淺談大體積混凝土裂縫的防治[J].科技資訊，2006（09）.

[2]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[3]張承志主編.建筑混凝土[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[4]王頂堂.大體積混凝土裂縫控制技術(shù)應(yīng)用研究[J].安徽建筑工業(yè)學院學報（自然科學版），2008.

[5]陳斌.混凝土配合比優(yōu)化及結(jié)構(gòu)早期裂縫防治研究[D].杭州：浙江大學，2005.