混凝土裂縫的成因及防治分析

韓永林 山西路橋集團試驗檢測中心有限公司

1 前言

21 世紀的中國，隨著社會的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提升、科學技術(shù)的大力發(fā)展和社會運作效率的不斷提高，國家的建設(shè)步伐越來越快，城鎮(zhèn)化進程大步向前，人口也不斷向一、二線城市遷徙，向區(qū)域中心城市集中。隨著人口密度的增大以及新開發(fā)用地的難以取得，高層寫字樓的地位越來越重要。這既是城市化進程中非常重要的一步，也是我國公共資源中非常重要的一環(huán)，對于提高人民生活質(zhì)量、促進社會的和諧共進和穩(wěn)定發(fā)展有著非常重要的作用。建筑行業(yè)日趨成熟，已成為支撐全民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)之一，由此超高層建筑應(yīng)運而生，但其也存在建筑規(guī)模大、結(jié)構(gòu)難度大、施工風險高、安全隱患高、管理模式經(jīng)驗不足等問題。混凝土由于自身的屬性，不僅成本低，而且有較好的耐用性，并且在實際的施工過程中易于取得，因此一直是整個建筑行業(yè)最常見的材料之一。但是混凝土本身有一個缺陷，即容易受牽拉而變形、抗拉壓的能力較差，受力不均勻時容易導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生裂縫，并且如果縫隙過大便會引起建筑整體結(jié)構(gòu)的破壞，致使承載能力大大降低。而有許多因素如當天的天氣、濕度、地下條件等，都會對混凝土的性能有較大的影響。特別是當環(huán)境溫度處于25℃以上時，這時在灌注過程中產(chǎn)生裂縫的概率明顯上升，在凝結(jié)的過程中也易發(fā)生變形。因此在前期施工規(guī)劃時，便要依據(jù)當?shù)氐募竟?jié)特點，遵循力學原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，進行混凝土的施工技術(shù)規(guī)劃?；炷翝仓捻樌_展以及后續(xù)建設(shè)是整個安裝項目的重中之重。超高層建筑中的澆筑水平的控制為建筑的正常運作提供了保障基礎(chǔ)。近年來，在相關(guān)專業(yè)人員以及管理人員的努力下，我國的質(zhì)量控制、安全管理在建筑施工工程中取得了很大的進步。我國大量的管理學者和企業(yè)的管理層開始投入較多的時間、資金來重點研究適合我國發(fā)展的建筑裂縫質(zhì)量控制管理模式?？傮w而言，還是存在著控制水平參差不齊的現(xiàn)象。而造成這些問題的主要原因：一方面，導(dǎo)致混凝土裂縫發(fā)生的因素多種多樣。其施工有一定的復(fù)雜性與廣泛性，整個灌注施工項目中所涉及的部門與機構(gòu)非常復(fù)雜，而且互相之間有一定的合作、制約等。并且，裂縫的不穩(wěn)定性以及失去控制等問題，需要更深層次地探究裂縫出現(xiàn)的原因以及相應(yīng)科學有效的防治方案。大型混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫發(fā)生機制及其預(yù)防和控制對建筑業(yè)的未來發(fā)展具有重要作用；另一方面，在結(jié)合國內(nèi)外優(yōu)秀的裂縫質(zhì)量控制管理方法與體系時，未能將自身的實際情況與所處環(huán)境很好地結(jié)合在一起，未能吸收國內(nèi)外的優(yōu)秀經(jīng)驗合適地運用到相關(guān)的具體施工管理案例中。

2 混凝土概述

2.1 混凝土定義

混凝土以水泥為主材，摻入一系列的化學物質(zhì)等，按照科學配置，由適當比例的堅硬人造石均勻攪拌而成，具有致密和硬化的形態(tài)特征。我國關(guān)于混凝土的概念主要指的是在結(jié)構(gòu)物最小實心尺寸至少為1m的材料，或由于溫度而形成凝膠材料變化而會造成裂縫的產(chǎn)生。國內(nèi)專家普遍認為，堅固的建筑物被傾倒在現(xiàn)場或地下建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施中，容易導(dǎo)致裂縫的結(jié)構(gòu)收縮統(tǒng)稱為混凝土。在一些文獻中，混凝土的概念更加注重以下兩點：一是截面面積小，在所有方向上都必須至少大于80cm；二是由于溫度而導(dǎo)致的裂縫，通過混凝土構(gòu)造能夠達到。

2.2 混凝土特點

（1）混凝土在外界溫度或者濕度發(fā)生改變時，容易產(chǎn)生形變以及硬化。相關(guān)的地方可能會發(fā)生受力不均的狀況，在這些區(qū)域中水泥石的收縮率更大。在形狀變化的產(chǎn)生和內(nèi)部的約束中，存在有限變化的形變。如果超過了其形變極限，便會提高裂縫產(chǎn)生的概率。

（2）混凝土耐牽引性僅占耐壓性的10%，并且具有拉伸和變形的能力。另外，由于混凝土本身的尺寸和所用水泥的量，在鑄造過程中會迅速散發(fā)大量的熱量，但自身較低的散熱能力，內(nèi)部溫度較低，容易造成內(nèi)部溫度的極速上升，而內(nèi)外溫差急速增大，也容易造成裂縫的產(chǎn)生。在大多數(shù)情況下，外殼外部的溫度如果超過25℃，內(nèi)部溫度的急劇升高將導(dǎo)致砼體積發(fā)生重大變化。在開始澆灌的時候，彈模較低，并且溫度升高引起的溫度應(yīng)力相對較低。如果力大于其抗拉強度極限，則會發(fā)生裂紋并發(fā)生泄漏現(xiàn)象，嚴重的還會影響建筑的質(zhì)量安全，所以應(yīng)爭取少次多量，盡量一次性地完成澆筑灌注，施工時須對施工方進行準確且有效的控制。

（3）大部分大型混凝土適用于建筑施工中的基礎(chǔ)工程。為了防止混凝土滲漏，因此制定了較高的規(guī)定。大規(guī)模的混凝土由于固體混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性和框架的更多使用路徑，熱效率通常在工作中效率較低，并且鋼筋框架具有較大的直徑，而鋼筋傳導(dǎo)熱的能力較強，所以在與混凝土進行混合的過程中會進行收縮，容易在鋼筋接觸面產(chǎn)生輻射形狀的裂縫現(xiàn)象。

4 建筑工程施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的成因

4.1 溫度影響

在一般情況下，周圍環(huán)境，尤其是溫度的變化，會給施工場所的大部分材料都帶來一些影響。因此，溫度的變化也會給混凝土的質(zhì)量帶來很大的影響，即溫度變化會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。物體受熱會產(chǎn)生一定程度的膨脹現(xiàn)象，而當溫度下降時，物體又會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。因此在一天當中，如果晝夜溫差或一段時間內(nèi)的溫差過大，那么混凝土的內(nèi)在結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定程度的波動。在建筑項目進行施工的時候，一般都是由混凝土包裹鋼筋材料的。但是鋼筋材料的膨脹系數(shù)與混凝土的膨脹系數(shù)相比十分大，因此在經(jīng)受了同樣的溫差之后，鋼筋材料的膨脹程度會大于混凝土的膨脹程度，這就導(dǎo)致了混凝土會被漸漸拉伸，最終產(chǎn)生裂縫。除此之外，混凝土滋生的溫度變化也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。在配置混凝土的時候，水與水泥進行混合會釋放出熱量，相關(guān)工作人員要對此進行注意。并且一般混凝土材料兩面所接觸的材料是不相同的，這就導(dǎo)致了混凝土兩面硬化的速度也是不同的。最后，混凝土兩面的溫度也是不同的，一般來說，考建筑內(nèi)部較近的混凝土的熱量不容易釋放，而外側(cè)的則較容易，因此內(nèi)側(cè)可能會出現(xiàn)持續(xù)膨脹的情況，最終導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

4.2 材料質(zhì)量影響與配比影響

混凝土材料是由水泥、凝膠材料、水、砂、石子等材料按照專業(yè)的比例調(diào)配而成的一種材料。因此，如果相關(guān)的施工人員沒能夠在調(diào)配混凝土的過程中使用質(zhì)量合格的材料，或者在調(diào)配過程當中沒有按照合理的比例、順序調(diào)配各種材料，那么混凝土的質(zhì)量就難以得到保證，而質(zhì)量不過關(guān)的混凝土就會非常容易出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。在實際的施工過程中，許多施工人員、施工小組為了節(jié)省原材料的費用，選擇使用劣質(zhì)但價格低廉的產(chǎn)品，這種行為時非常不值得提倡的，雖然這種行為為施工隊伍節(jié)省了原材料費用，但造成的后果是十分惡劣的。

4.3 施工環(huán)節(jié)的影響

在考慮了以上兩種因素的影響之后，還有一種情況可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，那就是施工過程當中有不當?shù)呐e措。施工技術(shù)對整個工程的影響也是十分大的，在施工過程當中，如果相關(guān)的工作人員沒有按照指定的工序施工，或者沒有嚴格按照施工圖上的指示施工，又或者施工人員沒有按照正確的順序進行施工，都有可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。除此之外，在施工完成之后，相關(guān)的驗收人員在驗收過程當中態(tài)度不嚴謹也有可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，最終導(dǎo)致整個工程的施工質(zhì)量下降。在實際的施工過程當中，有許多施工人員對施工環(huán)節(jié)并不在意，沒有意識到混凝土出現(xiàn)裂縫的危害性和嚴重性，對裂縫現(xiàn)象所需要采取的舉措也不是十分熟悉，這些都非常容易導(dǎo)致混凝土裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5 混凝土裂縫防治對策

5.1 做好建筑物設(shè)計工作施工企業(yè)

在對建筑物進行施工之前，需要依照施工現(xiàn)場實際情況對施工建筑物進行科學合理的設(shè)計，倘若建筑物設(shè)計合理不當，就會引發(fā)混凝土出現(xiàn)裂縫。這就要求施工建筑設(shè)計師圖紙設(shè)計階段應(yīng)對施工建筑物中的“抗與放”的關(guān)系予以充分考慮。在設(shè)計過程中，“放”主要是指施工建筑物需要為防治裂縫留有充足的余量，防止建筑物因內(nèi)部結(jié)構(gòu)輕微變化或者外部結(jié)構(gòu)輕微變化而出現(xiàn)裂縫?！胺拧痹谑┕ぴO(shè)計中應(yīng)防止混凝土拉力過于集中導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，這就要求設(shè)計人員充分考慮到建筑物可能出現(xiàn)變形的情況。另外，設(shè)計人員在設(shè)計過程中應(yīng)對混凝土收縮裂縫進行防治，可以要求施工人員在實際施工過程中添加適當?shù)呐蛎泟?，以防止混凝土出現(xiàn)收縮情況，還要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋位置進行科學合理的設(shè)置，以此減少鋼筋混凝土裂縫出現(xiàn)的情況。

5.2 注重施工材料與混凝土配比

由于公路、橋梁、樓房等建筑物用途不同，混凝土配比要求也存在較大不同。在建筑物施工過程中，施工人員需要根據(jù)建筑物的具體用途，科學合理地選擇混凝土強度，并為其配備相對應(yīng)的水泥品種型號，同時選擇配比優(yōu)質(zhì)的砂石石料，還可以根據(jù)實際情況選擇外加劑，在確保施工企業(yè)建成的建筑物具有良好的穩(wěn)定性的同時，減少水泥使用量。另外，施工人員在施工過程中還要根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況合理添加混凝土膨脹劑，嚴格依照砂石質(zhì)量適當調(diào)整混凝土配比，只有這樣才能減少混凝土裂縫情況，為后續(xù)施工建筑奠定良好基礎(chǔ)。

5.3 控制溫度與施工質(zhì)量

在建筑施工過程中，要想降低混凝土裂縫出現(xiàn)概率，就要減少混凝土溫度應(yīng)力。這就要求施工人員在實際施工過程中通過改良初級料的配比份額來控制混凝土溫度。在天氣炎熱時，需要對混凝土澆筑工序做好散熱措施，并使用冷水管對混凝土澆筑層進行散熱，以便用涼水帶走混凝土多余熱量；在天氣寒冷時，需要對混凝土設(shè)計提高強度，防止混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)研究結(jié)果表明，90%的混凝土裂縫都與施工質(zhì)量把控不嚴有著極大關(guān)系。為此，施工單位應(yīng)加強施工監(jiān)督管理，嚴格把控施工質(zhì)量，確?；炷翆嶋H施工配比與設(shè)計配比相吻合。待施工結(jié)束以后，施工人員還要對施工現(xiàn)場進行施工養(yǎng)護，確?；炷聊軌蛘Ｓ枰允褂茫瑢炷链嬖诘牟『ψ龊孟嚓P(guān)防治工作。

6 結(jié)束語

綜上所述，混凝土裂縫在建筑物施工過程中屬于較為常見的施工現(xiàn)象，由于混凝土裂縫產(chǎn)生因素過于復(fù)雜，要求施工設(shè)計人員在設(shè)計圖紙時對可能存在的混凝土裂縫因素予以充分考慮，確保施工人員在施工過程中能夠依照施工設(shè)計圖紙要求，嚴格掌控好混凝土各種材料配比。在控制混凝土溫度應(yīng)力的同時，還要對混凝土質(zhì)量予以控制，以此提高鋼筋混凝土建筑物施工質(zhì)量，確保后續(xù)施工工程順利進行。