土建施工中混凝土裂縫成因及控制措施

陳炳霖

（河南省工建集團有限責任公司，河南 鄭州 450000）

一、混凝土裂縫類型

（一）承載受力裂縫

從荷載受力方向看，可分為混凝土水平構(gòu)件和垂直構(gòu)件，其中，水平構(gòu)建包括直接承受荷載的板、梁，垂直構(gòu)建包括垂直承受荷載的墻、柱以及建筑基礎。從荷載受力引起的混凝土內(nèi)力角度看，混凝土內(nèi)應力主要包括拉、壓、彎以及復合受力。在這些內(nèi)力作用下，會產(chǎn)生受拉裂縫、受壓裂縫、受彎裂縫等承載受力裂縫。

（二）收縮裂縫

首先，水泥在凝固過程中會發(fā)生固化，使水泥膠體體積明顯變小，引發(fā)混凝土產(chǎn)生自主收縮的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象貫穿于水泥固化的全過程。二是干燥裂縫。在混凝土振搗過程中，引發(fā)混凝土內(nèi)部的游離水溢出，在混凝土表面產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，隨著混凝土靜置時間的增加，游離水持續(xù)揮發(fā)，引發(fā)混凝土表層收縮，造成混凝土體積不斷減少。在振搗后會發(fā)生后泥土離析現(xiàn)象，引起混凝土表層收縮速度加快，從而引發(fā)干燥裂縫。三是碳化收縮裂縫。由于混凝土所含的二氧化碳和氧化鈣發(fā)生化學反應，其化學產(chǎn)物碳酸鈣會造成混凝土體積變小，從而產(chǎn)生裂縫。

（三）溫差裂縫

此種裂縫產(chǎn)生主要原因為內(nèi)部、外部之間溫差的影響與作用，裂縫的分布存在不規(guī)律性。

（四）沉降裂縫

此種裂縫產(chǎn)生主要原因為地基土質(zhì)松軟、具有不均勻性，裂縫一般呈梭形。任何一種裂縫的出現(xiàn)都會對建筑整體質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，為了切實保證建筑安全性和使用質(zhì)量，應充分重視裂縫問題，結(jié)合出現(xiàn)的問題提出針對性解決對策。

（五）構(gòu)造裂縫

除了由于混凝土內(nèi)部缺陷引發(fā)的裂縫之外，還要由于混凝土發(fā)生結(jié)構(gòu)突變、剛度突變等引發(fā)的局部裂縫，這類裂縫被稱為構(gòu)造裂縫，具體分為結(jié)構(gòu)裂縫和構(gòu)件裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫是由于剛度不均勻或者體型突變，引發(fā)混凝土剛度突變產(chǎn)生約束力，在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱位置累積過多形成裂縫；構(gòu)件裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處縱向受力鋼筋發(fā)生轉(zhuǎn)折，不能有效消除橫向附加力，導致傳力不平衡而引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件發(fā)生構(gòu)造裂縫。

二、混凝土裂縫的主要危害

土建工程施工時，如果出現(xiàn)混凝土裂縫，將會嚴重影響工程進度和工程質(zhì)量，其產(chǎn)生的危害主要體現(xiàn)在以下兩方面：（1）一旦出現(xiàn)混凝土裂縫，會導致建筑工程中的鋼筋暴露出來，空氣中的水分會逐漸滲入到混凝土當中，使其內(nèi)部受到侵蝕，致使混凝土出現(xiàn)軟化，降低工程質(zhì)量和強度。如果混凝土裂縫未得到及時處理，將會導致裂縫擴大，阻礙后續(xù)工程施工。（2）混凝土出現(xiàn)裂縫后，建筑物強度下降，剛性也會受到影響。從物理層面分析，主要是由于混凝土裂縫不斷延伸過程中，裂縫位置中心軸會緩慢向上移動。裂縫越嚴重，產(chǎn)生的形變就越大，破壞建筑穩(wěn)定性，存在較大安全隱患。

三、混凝土施工裂縫的產(chǎn)生原因

（一）混凝土水灰比及塌落度過大是導致混凝土出現(xiàn)施工裂縫的主要原因，而水灰比會對混凝土強度值產(chǎn)生重要的影響。因此，為了保證混凝土的強度，必須準確計算水、水泥等不同材料的具體使用量。而應用含泥量大的粉砂配制的混凝土強度與規(guī)定要求存在一定的差異性，很容易出現(xiàn)裂縫問題。力了滿足泵送砼的條件，會將砼脫水，導致砼在一段時間內(nèi)發(fā)生了非常明顯的干縮現(xiàn)象，就會導致砼表面出現(xiàn)不同程度的裂縫。

（二）塑性裂縫的產(chǎn)生主要就是因為，在澆筑混凝土之前沒有將水灑在混凝土表面，導致混凝土表面始終處于比較干燥的狀態(tài)，為裂縫的產(chǎn)生提供了機會。

（三）混凝土現(xiàn)澆施工時振搗次數(shù)過多，使混凝土的細骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，快速收縮了表面體積碳水化，導致混凝土表面出現(xiàn)了非常大的裂縫。

（四）后澆帶的處理非常關鍵，如果沒有采取合理的方式進行處理，就會增加板面裂縫的發(fā)生機率。為了使鋼筋混凝土收縮變形和溫度應力問題得到有效的決絕，必須以規(guī)范要求為依據(jù)，將后澆帶設置在合理地位置，但有時如果沒有嚴格按照設計要求設置后澆帶，或者施工縫處理不當，就會容易出現(xiàn)板面裂縫。

（五）存在過多的樓板暗埋管線，使鋼筋與混凝土的粘結(jié)度降低，管邊混凝土保護層厚度不足，從而導致混凝土成型后現(xiàn)澆樓板應力無法均勻分布，通過肉眼可以看到裂縫問題，且這些裂縫非常不規(guī)則。

（六）在現(xiàn)場施工過程中，沒有采取合理的方式控制施工進度，整體施工進度比較快，混凝土強度達不到規(guī)定的要求，對后續(xù)施工產(chǎn)生了不利的影響；另外，受到重物的沖撞，也會導致板面不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生。施工現(xiàn)場模板拆除時間不合理，導致混凝土的強度與拆模要求存在較大的差異。

（七）在具體施工過程中，養(yǎng)護工作非常關鍵，如果沒有及時進行養(yǎng)護，也會引發(fā)現(xiàn)澆混凝土板裂縫。

四、混凝土裂縫施工控制技術(shù)

（一）表面處理法

當土建工程混凝土表層發(fā)生輕微裂縫時，在穩(wěn)定不會發(fā)展的狀態(tài)下，輕微裂縫寬度和深度較小，并不會對混凝土結(jié)構(gòu)性能和安全造成影響，一般可以進行裂縫掩飾和修補，通常采用表面處理法。表面處理法一般針對混凝土表面小于0.2 毫米裂縫進行處理，這些裂縫不會引發(fā)混凝土構(gòu)件承載力發(fā)生變化，不會改變構(gòu)件的穩(wěn)定性，通過進行表面處理，可以防止外來物質(zhì)滲入，增強其耐久性。對于表面處理使用材料，在形變性能上要與混凝土材料的性能類似，而且具有防水、防滲透等特性。在裂縫面積較大的情況下，可使用水泥砂漿等材料，根據(jù)施工要求和具體情況，采用表面涂抹水泥砂漿法進行涂抹處理。總體來說，表面處理法具有技術(shù)可操作性強的特點，但這種方法不適合活動性裂縫的修補。

（二）增大截面加固法

對于一些能夠引發(fā)安全隱患的裂縫，需要對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固處理。其中，在混凝土強度不足造成結(jié)構(gòu)抗力安全問題的情況下，可以采用增大截面法進行處理。在土木工程領域，針對混凝土構(gòu)件的加固技術(shù)通常采用結(jié)構(gòu)加固法，具體來說，就是增加截面面積以提高混凝土結(jié)構(gòu)強度，增大截面法施工簡單，但由于截面面積增加，造成構(gòu)件自重增加，影響了使用空間，同時，由于混凝土結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生負面影響。增大截面法一般采用鋼筋混凝土圍套包裹再混凝土結(jié)構(gòu)外層，從而提高了混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。

（三）混凝土置換法

對于外表破碎的裂縫，可以采用混凝土置換法進行處理。其施工流程是，對破碎的混凝土進行清理作業(yè)，然后對混凝土表層進行打磨，再對表層打磨后的顆粒進行清潔，最后對裂縫進行新混凝土材料澆筑作業(yè)。目前常用的混凝土置換材料有水泥砂漿、混凝土以及聚合物砂漿等。

（四）聚脲技術(shù)

作為一種新型混凝土裂縫修復技術(shù)，聚脲技術(shù)具有以下優(yōu)勢：（1）具有優(yōu)異的力學性能。這項技術(shù)具有拉伸強度大、硬度范圍廣等特點，對由于溫差導致的混凝土結(jié)構(gòu)熱脹冷縮具有很好的適應性，同時，對混凝土裂縫具有很好的抑制作用。（2）聚脲反應固化速度快，凝膠反應在幾秒內(nèi)就能完成，因此受溫度和濕度等外在因素影響較小。（3）施工技術(shù)簡單，單次噴涂量大，因此噴涂速率較快，效率較高，而且該技術(shù)可以進行多種形式的噴涂成型作業(yè)。四是聚脲化學活性穩(wěn)定，不需要添加催化劑，而且使用壽命可以達到七十多年，混凝土裂縫修復質(zhì)量較高。

聚脲技術(shù)包括以下三個施工階段：（1）對基礎材料進行處理。一般包括兩個處理環(huán)節(jié)，一是對材料表面進行清潔作業(yè)；二是對材料表面進行打磨作業(yè)。（2）進行底涂施工。使用底涂技術(shù)，使混凝土與聚脲涂層實現(xiàn)連接。為確保聚脲的附著力，底涂材料需要根據(jù)設計配方進行現(xiàn)場配比。（3）進行聚脲噴涂作業(yè)。從功能上來說，聚脲技術(shù)汲取了表面修補法、灌漿法等傳統(tǒng)修補技術(shù)，實現(xiàn)了修補和防護的統(tǒng)一，具有節(jié)能環(huán)保、無污染、無溶劑等優(yōu)勢，應用領域得到快速推廣。

（五）粘剛、碳纖維加固法

該技術(shù)使用粘結(jié)劑，把粘剛或者碳纖維與裂縫進行緊密粘結(jié)，從而提升混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，這種技術(shù)對施工場地空間要求低、加固效果良好，而且施工時間短、工藝簡單等優(yōu)點，在混凝土裂縫修補工程中得到廣泛應用。其中，粘結(jié)質(zhì)量的高低決定了裂縫修補的效果。具體包括以下流程。（1）表面處理。表面處理是該加固法中的重要工序，首先使用毛刷、清潔劑等工具對混凝土表面油污進行清潔；其次利用打磨機打磨 2-3 毫米粘合面，然后清除粘合面上的粉粒，并進行擦拭；再次使用鋼絲刷進行二次清潔；最后使用毛刷和清潔劑進行二次清洗。（2）進行涂膠處理。土建工程結(jié)構(gòu)膠配置要嚴格依照配比和攪拌程序進行，確保結(jié)構(gòu)膠色澤均勻、流動適中。（3）把結(jié)構(gòu)膠均勻涂抹在混凝土新面，并反復刮抹，確保結(jié)構(gòu)膠充分滲透和浸潤，在涂抹方法上要遵照中間厚邊緣薄的原則，涂抹厚度保持在 1-3 毫米，最后把鋼板貼在裂縫位置。（4）進行固定和加壓。一般采用膨脹螺栓和卡具進行固定措施，并有效控制加壓量，確保膠液保持在最佳位置。（5）在20℃的環(huán)境下進行固化，一般需要24 小時。（6）進行質(zhì)量檢驗，一般采用小錘擊打鋼板，確認結(jié)構(gòu)膠硬化程度，通過肉眼觀察鋼板邊緣結(jié)構(gòu)膠色澤，以確認結(jié)構(gòu)膠的密實程度。（7）依據(jù)施工要求，采用防腐涂料，對粘合面進行防腐處理。

（六）環(huán)氧樹脂灌漿法

環(huán)氧樹脂漿材可灌性好，粘度低，滲透特性與水接近，適用于寬度小于1 毫米的裂縫；此外，環(huán)氧樹脂剛灌入時粘度較低，在固結(jié)中強度逐漸增大，有利于施工時間的控制和調(diào)整。雖然環(huán)氧樹脂灌漿法成本較高，但總體來說，環(huán)氧樹脂穩(wěn)定性好、粘合力強、強度高、收縮力小、常溫固化等特征，配合使用稀釋劑和固化劑，有效提升了環(huán)氧樹脂的使用功能。在裂縫修補時，環(huán)氧樹脂需要具備以下條件：（1）要有良好的流動性，保證灌漿材料在壓力較小情況下，就能順利注入裂縫末端。（2）要有較強的粘合強度?；炷亮芽p在修補后，基體會受到付復合力的作用，對灌漿材料的粘合強度提出了較高要求。（3）對固化條件要求簡單。在使用環(huán)氧樹脂灌漿法時，只需要對粘合面進行清潔即可，對固化壓力要求不高。（4）固化后灌漿材料性能穩(wěn)定，材料強度較高。（5）灌漿材料成本較低，原材料市場供應充足。（6）灌漿材料具有一定的變形能力，與混凝土基體能實現(xiàn)同步形變。

五、結(jié)語

綜上所述，土建工程施工過程中，混凝土施工為工程重點，與工程質(zhì)量好壞聯(lián)系緊密。土建工程混凝土裂縫是工程中普遍存在的問題，也是導致土建工程安全隱患的重要影響因素。在處理裂縫時需根據(jù)實際情況進行具體分析，采取科學的治理措施，提升土建工程整體質(zhì)量。