建筑工程施工中混凝土裂縫成因及控制分析

張可輝

（煙臺(tái)水清木華置業(yè)有限公司 山東煙臺(tái) 264003）

概述

混凝土是由砂石、骨料、水泥、水及其他材料混合而成的一種非均質(zhì)脆性材料。建筑工程中的混凝土工程裂縫通常包括結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩大類。其中最為常見的一類裂縫為非結(jié)構(gòu)性的，雖然非結(jié)構(gòu)性裂縫對建筑物結(jié)構(gòu)承載力影響較小，但也容易造成建筑施工中的鋼筋銹蝕，縮短建筑結(jié)構(gòu)物的使用壽命。從混凝土裂縫尺寸的大小來看，建筑工程中的混凝土裂縫分為宏觀型裂縫，即，混凝土裂縫尺寸寬度大于0.05mm，這類裂縫的出現(xiàn)頻率較小。微觀裂縫則是指裂縫尺寸寬度小于0.05mm，此類裂縫占比較高，主要出現(xiàn)在混凝土骨料及水泥結(jié)合面中，影響到混凝土的彈塑性、強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)剛度等性能。

1 建筑施工混凝土裂縫類型及成因分析

1.1 溫度濕度裂縫

溫度裂縫，顧名思義是因?yàn)闇囟鹊淖兓鸬牧芽p類型。由溫度變化引起的裂縫多產(chǎn)生于體積較大的混凝土表面或者施工地區(qū)溫差變化較大的混凝土結(jié)構(gòu)中。在建筑施工過程中，混凝土澆筑完成后，在混凝土硬化期間水泥組分會(huì)釋放出大量的水化熱，這就導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部溫度不斷上升，這時(shí)在混凝土的表面會(huì)引起一種拉應(yīng)力。待到混凝土工程降溫時(shí)，受到混凝土的約束或者基礎(chǔ)因素影響，在混凝土的內(nèi)部又會(huì)發(fā)生拉應(yīng)力，這時(shí)氣溫的降低就會(huì)促使混凝土表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超過了混凝土表面的抗裂能力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。此外，混凝土的內(nèi)部濕度的微小或者較慢的變化，也會(huì)使混凝土的表面濕度產(chǎn)生劇烈變化，如果日常養(yǎng)護(hù)不到位或者發(fā)生時(shí)干時(shí)濕等情形時(shí)，表面的干縮形變都會(huì)與混凝土內(nèi)部的約束力有關(guān)，產(chǎn)生裂縫。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫大多發(fā)生于混凝土工程澆筑完畢，在塑性狀態(tài)下表面水分過快的蒸發(fā)而導(dǎo)致的一類裂縫類型。塑性收縮裂縫呈現(xiàn)出不規(guī)則性、寬窄不一，以及龜裂狀，塑性收縮裂縫的深度一般在50mm以內(nèi)，大多是存在于混凝土的表面形成。導(dǎo)致塑性收縮產(chǎn)生的混凝土裂縫主要是因?yàn)樵诨炷翝仓蟮?～4h混凝土的表面沒有及時(shí)進(jìn)行覆蓋，遇大風(fēng)或者炎熱氣候加劇混凝土表面水分過快蒸發(fā)，或者是底層模板水分吸收較快等，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)了急劇收縮狀態(tài)，混凝土的強(qiáng)度接近于零，無法有效抵抗外部的變形應(yīng)力，最終導(dǎo)致開裂出現(xiàn)。

1.3 化學(xué)反應(yīng)裂縫

建筑施工過程中混凝土因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生裂縫主要為堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕裂縫兩大類。導(dǎo)致這兩種裂縫的原因主要是因?yàn)榛炷猎诎韬秃蟪３．a(chǎn)生一些堿性離子，這些堿性離子與一些活性骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，便會(huì)吸收骨料周邊的水而出現(xiàn)體積增大現(xiàn)象，從而最終導(dǎo)致了混凝土出現(xiàn)膨脹開裂以及混凝土酥松狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的裂縫大多發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，這種裂縫一旦出現(xiàn)，后期的補(bǔ)救將會(huì)非常困難。

1.4 原料質(zhì)量裂縫

混凝土主要是由水泥、砂石、骨料、外加劑等多種物質(zhì)混合組成，這些物質(zhì)的質(zhì)量會(huì)直接影響到建筑施工過程的混凝土質(zhì)量，若質(zhì)量不合格極有可能會(huì)發(fā)生裂縫。如，砂石的含泥量過高，超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，變化降低混凝土的強(qiáng)度，也會(huì)使混凝土在干燥后產(chǎn)生一種不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫。亦或因砂石顆粒過細(xì)，由此拌和而成的混凝土也容易造成側(cè)面裂縫產(chǎn)生。此外，堿骨料反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2 建筑施工混凝土裂縫處置措施

建筑施工過程中產(chǎn)生的混凝土裂縫會(huì)影響到混凝土的剛度或整體性能，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成結(jié)構(gòu)安全，腐蝕鋼筋，并會(huì)加速混凝土發(fā)生炭化，影響混凝土的耐久性和抗疲勞性，最終會(huì)加快建筑物的老化速度。因此，要保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全和正常使用，對已經(jīng)產(chǎn)生的混凝土裂縫應(yīng)采取相應(yīng)的措施及時(shí)予以處置，防患于未然。

2.1 表面修補(bǔ)法

作為一種簡單且常用到的一種修補(bǔ)裂縫方法，表面修補(bǔ)法主要對于一些穩(wěn)定的，對建筑物結(jié)構(gòu)承載力不會(huì)產(chǎn)生較大影響的一些表面裂縫使用較多。具體施工方法，是在出現(xiàn)裂縫處的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或者在混凝土裂縫的表面涂刷油漆、瀝青等防腐蝕材料。在混凝土裂縫的表面粘貼玻璃纖維布以防止因裂縫的繼續(xù)擴(kuò)大而威脅到結(jié)構(gòu)安全。

2.2 結(jié)構(gòu)加固法

針對混凝土中由于裂縫的因素而影響到混凝土結(jié)構(gòu)性能和安全時(shí)，應(yīng)首先考慮結(jié)構(gòu)物的安全，一般會(huì)選擇采用加固法的補(bǔ)救措施。結(jié)構(gòu)加固法處理混凝土裂縫會(huì)增大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼，再選擇使用預(yù)應(yīng)力法、粘貼鋼板加固或者增設(shè)支點(diǎn)的方式進(jìn)行加固，也有采用噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固的措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，達(dá)到修補(bǔ)裂縫效果。

2.3 混凝土置換法

當(dāng)建筑物混凝土裂縫已經(jīng)較為嚴(yán)重時(shí)，一般的修補(bǔ)已經(jīng)于事無補(bǔ)的，通常會(huì)采取混凝土置換法工藝。該工藝方法是先剔除掉損壞的混凝土，然后置換新的混凝土，或者其他材料。這種被用來置換的材料主要包括：砂漿、聚合物、改性聚合物以及普通混凝土或水泥砂漿等等。

2.4 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法修補(bǔ)混凝土裂縫主要是那些對建筑物結(jié)構(gòu)的整體性能有影響，且有防滲規(guī)定的混凝土裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的一種補(bǔ)救施工工藝。灌漿法修補(bǔ)裂縫主要是利用設(shè)備把膠結(jié)材料壓入到待修補(bǔ)的混凝土裂縫的縫隙中，待膠結(jié)材料發(fā)生硬化后，與混凝土自然形成為一體，達(dá)到封堵加固的目的和效果。這種膠結(jié)材料主要有環(huán)氧樹脂、聚氨酯以及水泥漿等等。

3 建筑施工混凝土裂縫預(yù)防措施

建筑施工混凝土裂縫的處理應(yīng)堅(jiān)持以預(yù)防為主，以減少后期混凝土修補(bǔ)所需的人力、物力等成本。這里的預(yù)防主要是針對導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的原因而采取的相應(yīng)的預(yù)防性措施，針對不同的裂縫類型采取有針對性的預(yù)防對策。如：

3.1 溫度濕度裂縫預(yù)防

①降低混凝土中水泥用量。主要采取改善混凝土中骨料的級配，或者使用干硬性混凝土，摻混合料，在混凝土中加塑化劑或者引氣劑等措施。②降低混凝土澆筑溫度，如在混凝土攪拌時(shí)加水或者用水將碎石進(jìn)行冷卻。③利用減少混凝土澆筑厚度的辦法，利用混凝土澆筑的層面達(dá)到散熱效果；或者直接在澆筑的混凝土中埋設(shè)相應(yīng)的水管，利用冷水達(dá)到降溫效果。④合理掌握拆模時(shí)機(jī)。在氣溫大幅下降的時(shí)候，要做好混凝土表面的保溫措施，防止因溫度急驟變化而產(chǎn)生裂縫。此外，在寒冷季節(jié)施工時(shí)，要對長期裸露于外部的混凝土澆筑塊表面做好保溫措施。⑤針對濕度或者溫度的劇烈變化而可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，一般采取減輕溫度應(yīng)力的辦法達(dá)到預(yù)防出現(xiàn)裂縫問題。通常會(huì)選擇從控制溫度，改善混凝土的約束條件、分縫分塊施工以及防止基礎(chǔ)出現(xiàn)過大起伏狀況等，合理安排施工工序。

3.2 塑性收縮裂縫預(yù)防

針對后期混凝土出現(xiàn)的塑性收縮裂縫所采取的預(yù)防措施主要由：及時(shí)對混凝土進(jìn)行覆蓋、養(yǎng)護(hù)，增加施工作業(yè)環(huán)境的濕度；此外，要保證混凝土公司在滿足可泵性、和易性的基礎(chǔ)上，減小出機(jī)塌落度、降低砂率，以及控制骨料的含泥量等預(yù)防性措施。

3.3 塑性沉降裂縫預(yù)防

①減少混凝土脫落度。在保證施工混凝土泵送及施工作業(yè)要求的基礎(chǔ)上，盡量減少混凝土塌落度。②保證混凝土均質(zhì)性。在混凝土卸料前應(yīng)先進(jìn)行20～35s的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，再進(jìn)行反轉(zhuǎn)卸料，保證混凝土均質(zhì)性，減少后期發(fā)生塑性收縮裂縫出現(xiàn)幾率。③防止混凝土離析分層。在混凝土施工過程中要對施工現(xiàn)場進(jìn)行經(jīng)常性地觀察，主要是觀察模板是否發(fā)生位移以及混凝土的澆搗的密實(shí)度等等，防止出現(xiàn)漏振或者過振現(xiàn)象，防止混凝土離析分層出現(xiàn)。④嚴(yán)禁在混凝土施工作業(yè)過程中隨意的加注水。

3.4 施工因素裂縫預(yù)防

施工不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等也是容易導(dǎo)致后期出現(xiàn)混凝土裂縫的重要因素，為此：①加強(qiáng)模板管理。重點(diǎn)是要保證施工模板及其支架的承載力、剛度及穩(wěn)定性，安排專人負(fù)責(zé)振搗，防止模板出現(xiàn)下沉或者松扣現(xiàn)象，要確保試塊的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求允許要求時(shí)才允許拆模。②加強(qiáng)成品保護(hù)。對混凝土施工已經(jīng)完成的成品要做好保護(hù)，尤其是澆筑好的混凝土板面，需要在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到1.2N·mm2才可以上人。③加強(qiáng)負(fù)彎矩筋管理，保證加密支撐馬登的間距，易確保板面負(fù)彎矩筋的保護(hù)層厚度。④合理應(yīng)用振搗方法。針對施工作業(yè)現(xiàn)場的現(xiàn)實(shí)需要，合理采取振搗方法，通常是應(yīng)快插、慢拔，既要防止因振搗時(shí)間過短而導(dǎo)致混凝土的不均勻，也要防止因振搗時(shí)間過久而嚴(yán)重浮漿現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 結(jié)語

混凝土裂縫是施工過程中經(jīng)常遇到的問題之一，也是需要引起足夠重視的問題。導(dǎo)致混凝土裂縫的成因較多，所產(chǎn)生的裂縫類型也各不相同，應(yīng)根據(jù)不同情況采取預(yù)防為主、補(bǔ)救為輔的原則，從材料、施工方法以及養(yǎng)護(hù)等各個(gè)方面做好建筑施工混凝土裂縫的處置，提升施工的質(zhì)量。