地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制及處理方法淺談

彭博偉

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院，天津 300073）

0 引言

混凝土是由膠凝材料、骨料、水按適當(dāng)?shù)谋壤浜?，拌和制成的混合物，?jīng)養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，溫度、濕度、壓力等多方面因素都可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響地上混凝土建筑結(jié)構(gòu)的安全性。因此在當(dāng)前的混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，了解裂縫出現(xiàn)的原因，并采用具有針對(duì)性的處理方法，預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，成為當(dāng)前地上混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

1 地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫造成的危害

現(xiàn)階段，我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，出現(xiàn)了越來(lái)越多地上混凝土建筑，裂縫問(wèn)題作為混凝土結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)的問(wèn)題，由于裂縫出現(xiàn)會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)的耐用性，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)于地面混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，裂縫的出現(xiàn)會(huì)使建筑的工程結(jié)構(gòu)變形不斷增加，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)剛性的下降，并且在時(shí)間的推移過(guò)程中，建筑裂縫在建筑結(jié)構(gòu)壓力的作用下，會(huì)使自身的結(jié)構(gòu)疲勞度降低。同時(shí)，在地上混凝土建筑當(dāng)中，建筑的工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫不僅會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度會(huì)大幅下降，建筑的抗剪強(qiáng)度也會(huì)隨之減小。因此，現(xiàn)階段，提升對(duì)地上混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原因、預(yù)防處理方法等內(nèi)容的關(guān)注度成為一項(xiàng)極為重要的任務(wù)[1]。

2 地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)原因

2.1 直接應(yīng)力裂縫出現(xiàn)的原因

直接應(yīng)力裂縫是由于外載荷載力過(guò)大超出混凝土結(jié)構(gòu)承受范圍所出現(xiàn)的裂縫，這類(lèi)裂縫一般是沿著應(yīng)力方向出現(xiàn)的。在施工過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)力存在問(wèn)題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力模式出現(xiàn)問(wèn)題以及外界諸如地震、火災(zāi)、爆炸這類(lèi)劇烈環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)都可能導(dǎo)致直接應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。

2.2 結(jié)構(gòu)形變（變形）裂縫的出現(xiàn)原因

對(duì)當(dāng)前建筑裂縫的出現(xiàn)原因進(jìn)行調(diào)查后可以了解到，地基不均勻沉降導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)變形、溫度變形、收縮變形等變形問(wèn)題的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致混凝土承受的變形應(yīng)力超過(guò)自身的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，這種裂縫情況的出現(xiàn)原因都是結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致，所以被統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)變形裂縫。

2.3 溫度變形裂縫的出現(xiàn)原因

混凝土在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中因存在熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外界環(huán)境溫度與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度差值過(guò)大時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)必然會(huì)出現(xiàn)變形，若變形應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)。現(xiàn)階段，導(dǎo)致溫度變形出現(xiàn)的主要原因包括混凝土澆筑的水化熱、混凝土施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)以及火災(zāi)等原因引發(fā)的溫度突變。

2.4 混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生原因

現(xiàn)階段，混凝土收縮裂縫主要可以分成因塑性收縮、縮水收縮以及自生收縮導(dǎo)致的裂縫。

2.4.1 塑性收縮

在混凝土澆筑工作完成后的4～5h 內(nèi)，混凝土水化反應(yīng)較為劇烈，大多會(huì)出現(xiàn)泌水以及水分迅速蒸發(fā)的情況。在此過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)因迅速失水會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，并且混凝土結(jié)構(gòu)中的骨料往往會(huì)因自身重量較大出現(xiàn)下沉情況，在此過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)并沒(méi)有完全硬化，所以這種收縮被稱(chēng)為塑性收縮。在此過(guò)程中，若骨料在沉降過(guò)程中遇到鋼筋阻擋，那么混凝土結(jié)構(gòu)可能會(huì)形成沿鋼筋方向的裂縫。

2.4.2 縮水收縮

在混凝土硬結(jié)后，隨著結(jié)構(gòu)表層水分的不斷蒸發(fā)，混凝土的體積會(huì)逐步減小，這一過(guò)程可以被稱(chēng)作縮水干縮，在實(shí)際蒸發(fā)過(guò)程中，由于混凝土表面結(jié)構(gòu)與空氣接觸的面積更大，結(jié)構(gòu)表面水分的蒸發(fā)速度往往大于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種情況的出現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面收縮大于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而出現(xiàn)收縮裂縫的問(wèn)題。

2.4.3 自生收縮

自生收縮的出現(xiàn)原因是混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水之間發(fā)生水化反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)收縮或者膨脹的現(xiàn)象，導(dǎo)致裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)，一般情況下自生收縮導(dǎo)致的裂縫為表面裂縫，裂縫的縫隙寬度比較窄，并且裂縫的形狀往往不存在規(guī)律[2]。

3 預(yù)防地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的措施

在地上混凝土結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以通過(guò)強(qiáng)化對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工管理的方式，降低裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)概率。

3.1 加強(qiáng)地上混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理

在開(kāi)展地上混凝土結(jié)構(gòu)施工之前，相關(guān)施工人員往往會(huì)參照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)科學(xué)的施工方案，以期保障混凝土建筑結(jié)構(gòu)的安全性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，為降低混凝土裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)概率，設(shè)計(jì)人員需要明確建筑的“抗”“放”關(guān)系，并且在進(jìn)行建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分考慮可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的因素，并通過(guò)為防止裂縫出現(xiàn)留下足夠的余量，同時(shí)，通過(guò)調(diào)查施工地點(diǎn)溫、濕度等因素的方式，計(jì)算混凝土中膨脹劑的添加量，降低混凝土因收縮情況的存在出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

3.2 加強(qiáng)地上混凝土結(jié)構(gòu)施工管理

在當(dāng)前地上混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，由于樓房、橋梁等建筑的用途有所不同，建筑對(duì)混凝土配比的要求也有所差別，在實(shí)際施工過(guò)程中，為降低裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)可能行，相關(guān)工作人員需要明確建筑對(duì)混凝土的實(shí)際要求，并在考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，選擇合適種類(lèi)的水泥，明確混凝土各種材料的配比，并通過(guò)添加適量外加劑的方式，在提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約成本的目的。同時(shí)，為延長(zhǎng)建筑的使用壽命，在進(jìn)行混凝土配比的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在混凝土中添加一定量的膨脹劑，以便達(dá)到降低裂縫問(wèn)題出現(xiàn)概率的目的。

3.3 加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)溫度的控制

在當(dāng)前建筑施工過(guò)程中，為降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率，降低混凝土應(yīng)力溫度是一項(xiàng)極為重要的工作，為達(dá)到這一目標(biāo)，在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員不僅需要通過(guò)改良混凝土配比的方式，控制溫度，還需要在外界氣溫過(guò)高時(shí)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行降溫處理；在外界溫度過(guò)低時(shí)，提高混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免因熱脹冷縮問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

4 處理地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的方法

盡管在當(dāng)前地上混凝土結(jié)構(gòu)施工前，相關(guān)工作人員會(huì)采用各種方式降低裂縫出現(xiàn)的可能性。在實(shí)際施工過(guò)程中，受各種因素的影響，裂縫問(wèn)題還是會(huì)時(shí)有出現(xiàn)。此時(shí)，相關(guān)工作人員就需要在考慮到裂縫實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，應(yīng)用合適的方法對(duì)其進(jìn)行處理，避免裂縫的不斷擴(kuò)大。

4.1 表面處理法

在混凝土結(jié)構(gòu)完工后，若相關(guān)工作人員在結(jié)構(gòu)表面發(fā)現(xiàn)了為達(dá)到鋼筋表面的細(xì)小裂縫，并且在裂縫并不漏水的情況下，可以利用高標(biāo)號(hào)砂漿對(duì)其進(jìn)行表面涂抹，或者通過(guò)在裂縫表面貼補(bǔ)防水片的方式解決問(wèn)題。

如圖1 所示，若裂縫結(jié)構(gòu)貫穿了整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，并且出現(xiàn)了漏水問(wèn)題，此時(shí)相關(guān)工作人員可以先用小鑿刀將裂縫外部擴(kuò)展呈“V”字形，并用漆工刮刀或者抹灰工小抹刀將高標(biāo)號(hào)砂漿填充到V 形槽當(dāng)中，避免裂縫的繼續(xù)擴(kuò)大。

圖1 裂縫結(jié)構(gòu)以及修補(bǔ)效果

4.2 填充法

若相關(guān)施工人員發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)表面存在寬度小于0.3mm的裂縫時(shí)，為保障混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，相關(guān)工作人員可以利用專(zhuān)用的混凝土封堵材料對(duì)裂縫進(jìn)行填充。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)前較為常見(jiàn)的混凝土封堵材料主要是由無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料共同復(fù)合而成的一種裂縫修補(bǔ)材料，在實(shí)際使用過(guò)程中具備抗壓強(qiáng)度較高、抗拉強(qiáng)度較強(qiáng)、滲水性能較好等優(yōu)點(diǎn)，并且具備一定的彈性，在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)的過(guò)程中，能夠達(dá)到良好的工作效果[3]。

4.3 化學(xué)灌漿法

若相關(guān)工作人員發(fā)現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫大于0.3mm，那么為切實(shí)保證裂縫修補(bǔ)工作能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)的需要，相關(guān)工作人員可以采用化學(xué)灌漿法對(duì)其進(jìn)行處理。在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以通過(guò)埋設(shè)灌漿管，并且應(yīng)用空壓機(jī)加壓灌漿的方法，將修補(bǔ)材料壓入裂縫，近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種修補(bǔ)材料不斷涌現(xiàn)，比方說(shuō)，AB 系列灌漿樹(shù)脂就是一種較為常用的灌漿材料。

4.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

由于地震、火災(zāi)、爆炸等外部因素導(dǎo)致的裂縫將會(huì)嚴(yán)重影響地上混凝土建筑結(jié)構(gòu)的正常使用，面對(duì)這種情況，為保證建筑使用的安全性，相關(guān)工作人員可以在明確裂縫實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，采用鉆孔植筋對(duì)混凝土截面進(jìn)行加固或者在混凝土裂縫外施加預(yù)應(yīng)力等結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法對(duì)裂縫進(jìn)行處理，以便達(dá)到保證建筑正常使用的目的。

5 結(jié)論

總而言之，在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，地上混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因以及解決方法受到了人們的廣泛關(guān)注。但在實(shí)際施工過(guò)程中，由于混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜。因此，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工前采用科學(xué)的預(yù)防措施，在發(fā)現(xiàn)裂縫后，及時(shí)應(yīng)用合適的方法對(duì)其進(jìn)行處理成為一項(xiàng)極為重要的工作。