試析混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的控制與治理

程 媛

（中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052）

施工單位進(jìn)行工程建造時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)常常會(huì)發(fā)生裂縫情況，降低建筑整體的安全性和質(zhì)量，存在巨大安全隱患，容易發(fā)生安全事故。所以，技術(shù)人員對(duì)此問(wèn)題要高度重視，及時(shí)掌握相關(guān)情況并了解結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的原因，才能對(duì)建筑產(chǎn)生的裂縫有一個(gè)清晰的認(rèn)知。就實(shí)際狀況而言，施工單位在建筑過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生的裂縫是不可避免的，同時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的原因較多，可控因素有限，但是技術(shù)人員仍需要最大程度上降低裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的各種危害，整個(gè)過(guò)程中，需要相關(guān)建設(shè)人員嚴(yán)格控制各項(xiàng)材料和施工工藝，不斷提高建筑整體的建設(shè)質(zhì)量，一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)措施，降低裂縫對(duì)建筑產(chǎn)生的危害。

1 常見(jiàn)裂縫形式

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

通常引起建筑結(jié)構(gòu)性裂縫的原因主要有以下幾方面：（1）結(jié)構(gòu)臨時(shí)添加的載荷超過(guò)了原來(lái)的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生變化，發(fā)生失衡情況。（2）設(shè)計(jì)問(wèn)題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有全方位考量實(shí)際施工的工作環(huán)境，造成建筑總體的設(shè)計(jì)能力不能達(dá)到建筑的實(shí)際要求。（3）建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問(wèn)題。建筑的設(shè)計(jì)性能達(dá)標(biāo)，但實(shí)際建設(shè)時(shí)相關(guān)工作人員沒(méi)有嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，造成建筑實(shí)際的承載力比設(shè)計(jì)值低。（4）其他原因。例如地震等自然災(zāi)害對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響等，造成建筑結(jié)構(gòu)突然發(fā)生裂縫。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)生的大部分裂縫是非結(jié)構(gòu)性裂縫，發(fā)生裂縫的原因主要是受建筑結(jié)構(gòu)的外部溫度和濕度等因素影響。

1.2.1 溫度影響

混凝土結(jié)構(gòu)周?chē)h(huán)境溫度越高，整體建筑結(jié)構(gòu)的凝固速度就越快；反之，溫度越低，建筑結(jié)構(gòu)的失水率就越慢，整體建筑結(jié)構(gòu)的凝固時(shí)間就越長(zhǎng)?；炷聊虝r(shí)會(huì)發(fā)生水化學(xué)反應(yīng)，其整體的建筑凝固時(shí)間與水化學(xué)反應(yīng)的整體速率成正比。周?chē)h(huán)境溫度較高時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)失水速率較快，混凝土的整體濕度就會(huì)下降較快，造成水化學(xué)反應(yīng)速率加快，最終會(huì)影響混凝土的整體性能，促使其發(fā)生收縮裂縫的情況。

1.2.2 濕度影響

混凝土周?chē)h(huán)境中的濕度很大程度上也會(huì)影響混凝土的整體性能，干燥環(huán)境下的混凝土澆灌完成后，其失水速率較快，會(huì)產(chǎn)生體積縮小、裂縫情況。

1.2.3 其他因素影響

混凝土的地基發(fā)生沉降、周?chē)h(huán)境中的腐蝕性物質(zhì)等，都會(huì)促使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

上述非結(jié)構(gòu)性裂縫通常情況下不易發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)比較漫長(zhǎng)的變化過(guò)程。

2 裂縫的危害

2.1 結(jié)構(gòu)整體性能降低

建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫，會(huì)在很大程度上影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能，當(dāng)裂縫越來(lái)越大，其能夠承受的荷載能力就會(huì)越來(lái)越低，同時(shí)，建筑的抗?jié)B耐久能力也就會(huì)不斷降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)報(bào)廢，極易發(fā)生安全事故。

2.2 水滲漏

建筑施工時(shí)，某些建筑需要做防水處理，若混凝土結(jié)構(gòu)整體的防水層沒(méi)有進(jìn)行全面處理，施工過(guò)程中防水層遭到破壞，可能會(huì)產(chǎn)生水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，尤其是在多水的環(huán)境中或受到自然天氣影響產(chǎn)生降雨的情況。上述情況會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和溶蝕。這些滲入到混凝土內(nèi)部的水分不易排出，會(huì)在其內(nèi)部不斷循環(huán)，例如，周?chē)h(huán)境溫度在零度以下時(shí)，水分會(huì)發(fā)生凍結(jié)膨脹現(xiàn)象，從而不斷增大裂縫的開(kāi)裂程度。

2.3 鋼筋腐蝕

混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫后，極易引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋暴露在空氣里，其中，雨水中溶解的SO2和CO2等氣體會(huì)隨之進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中，不斷加快內(nèi)部的鋼筋銹蝕程度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，將混凝土的保護(hù)層撐開(kāi)，從而形成新的裂縫，如此會(huì)形成惡性循環(huán)，使混凝土整體的保護(hù)層失效或產(chǎn)生脫落，而鋼筋也會(huì)被腐蝕，不斷變細(xì)，從而失去支撐作用，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生報(bào)廢。

3 裂縫的控制

3.1 荷載裂縫的控制

3.1.1 裂縫控制等級(jí)劃分

當(dāng)前，國(guó)際上對(duì)混凝土的規(guī)范是依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等級(jí)進(jìn)行劃分。通常情況下，從結(jié)構(gòu)功能要求、鋼筋在周?chē)h(huán)境影響下產(chǎn)生的腐蝕程度、不同類(lèi)別的鋼筋對(duì)外部物體或液體的腐蝕敏感度和荷載作用等多方面進(jìn)行考慮。我國(guó)進(jìn)行混凝土的規(guī)范也是參考上述因素，通常將裂縫的控制等級(jí)分為以下三個(gè)級(jí)別：一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土結(jié)構(gòu)不能出現(xiàn)裂縫；二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中不發(fā)生裂縫；三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中允許一定程度的裂縫。

3.1.2 合理選擇混凝土材料

通過(guò)合理選擇混凝土材料能夠確保項(xiàng)目的質(zhì)量，水泥的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格與混凝土的結(jié)構(gòu)相匹配，并選擇適合混凝土型號(hào)的水泥類(lèi)型。水灰比應(yīng)考慮環(huán)境因素和項(xiàng)目需求。在攪拌過(guò)程中，嚴(yán)格監(jiān)控劑量，以確?；炷临|(zhì)量。根據(jù)比例制成合適的物料后，嚴(yán)格按照行業(yè)確定的混合順序進(jìn)行適當(dāng)混合，并根據(jù)計(jì)算出的比例對(duì)物料進(jìn)行排列組合，在添加混合物時(shí)應(yīng)檢查用量。均勻的混合料可確?；炷恋拿軐?shí)度，結(jié)合相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，不僅確保了混凝土的完全混合，而且降低了人工成本。基于脆性材料的性能，可以提高混凝土的黏度，防止蒸發(fā)流出并逐漸收縮，可有效防止混凝土開(kāi)裂并避免集料的沉降，同時(shí)使用適量的外加劑等。前期的物料準(zhǔn)備是工程的基礎(chǔ)，材料設(shè)備與項(xiàng)目質(zhì)量直接相關(guān)，也是避免混凝土裂縫的有效工程手段。

3.2 變形裂縫的控制

3.2.1 加強(qiáng)增配構(gòu)造筋

加強(qiáng)增配構(gòu)造筋的整體抗裂性能，目的是提高鋼筋的溫度抵抗應(yīng)力和鋼筋的抗裂性能。若使用增配構(gòu)造筋，需選用小直徑、小間距的配筋。通常，需要挑選直徑8～14mm、間距在150mm的鋼筋，此類(lèi)型較適合混凝土的防裂性能，同時(shí)，配筋率控制在0.3%～5%。

3.2.2 預(yù)留后的澆縫

預(yù)留后的澆縫是在建筑的建設(shè)過(guò)程中為了更好地預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因突然的溫度變化而發(fā)生收縮進(jìn)行的預(yù)留變形縫隙，縫隙會(huì)在建筑的建設(shè)過(guò)程預(yù)留一段時(shí)間，后續(xù)會(huì)進(jìn)行縫隙的填埋和封閉，這樣可確保建造成的混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)同時(shí)完整的無(wú)伸縮縫的構(gòu)造。澆筑縫隙的主要作用是為了確保混凝土構(gòu)造的微縫，使其能擴(kuò)大伸縮間距，從而消除建筑結(jié)構(gòu)中的永久伸縮縫。

3.2.3 應(yīng)力集中縫的控制

應(yīng)力集中縫的控制不論在工業(yè)建筑群，還是在民用建筑群，都會(huì)在結(jié)構(gòu)周?chē)蚩谆蜚@洞，同時(shí)，部分結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度方面會(huì)發(fā)生端面突變情況，這些結(jié)構(gòu)受到外部環(huán)境的影響發(fā)生收縮現(xiàn)象，在孔洞和斷面的轉(zhuǎn)角部位會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，可采取以下兩種方式解決，一是加固圓孔邊或轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)筋，在建筑的轉(zhuǎn)角處增加斜向的鋼筋或網(wǎng)片；二是在孔洞的邊緣處增加邊角鋼筋，從而有效控制上述位置發(fā)生裂縫。

4 裂縫的治理

4.1 影響較小的裂縫

部分建筑結(jié)構(gòu)的裂縫較小，產(chǎn)生的危害不大，對(duì)混凝土構(gòu)造的承載力、耐久度等性能的影響不是很大，可適當(dāng)修補(bǔ)，控制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的表面具有數(shù)量不多細(xì)裂縫時(shí)，可將玻璃布粘貼在裂縫上，通常采用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼。粘貼前，需要處理好混凝土結(jié)構(gòu)表面，清除表面雜質(zhì)，并保持表面干燥，先填充裂縫，再粘貼玻璃布。根據(jù)不同情況，粘貼不同層數(shù)的玻璃布通?？刂圃?～2層。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)較多的裂縫，可使用涂覆修改的方法，根據(jù)不同的建筑、環(huán)境，選用不同的修補(bǔ)材料，需要注意材料的耐磨性和緩沖性等。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的裂縫較寬時(shí)，可采用砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂填充，填充前需要整理裂縫，鑿成一定比例的槽，用填充材料抹平表面，保持結(jié)構(gòu)表面的光滑性；當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫寬度較小時(shí)，技術(shù)人員可使用注漿的方法進(jìn)行注漿，封閉裂縫表面，防止漏漿，并做好注漿孔，將環(huán)氧樹(shù)脂注入其中。

4.2 影響較大的裂縫

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響的裂縫，會(huì)對(duì)整體混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性產(chǎn)生不良影響，需要進(jìn)行加固措施。結(jié)構(gòu)加固，讓其整體的體積質(zhì)量不斷加大，從而提升建筑結(jié)構(gòu)整體性能。通過(guò)鋼箍加固，也可防止裂縫的產(chǎn)生，但整體成本較高；應(yīng)力加固的整體費(fèi)用較低，可提升結(jié)構(gòu)的抗外力能力。還可采用其他方式加固，如復(fù)合材料加固法、結(jié)構(gòu)外部黏貼鋼板加固法和噴漿加固法等，可以依據(jù)不同情況采用不同的加固方法。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類(lèi)型有多種形式，受多種因素綜合影響，會(huì)導(dǎo)致裂縫不斷增多和擴(kuò)大，若不能及時(shí)采取措施進(jìn)行控制，會(huì)產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致建筑的報(bào)廢。因此，建筑施工時(shí)，要不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和建設(shè)過(guò)程中的施工工藝，整體提升混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低裂縫的發(fā)生率，同時(shí)，做好各項(xiàng)預(yù)防方案，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)后期可能發(fā)生的裂縫，最大程度減少裂縫對(duì)建筑的危害。