房屋建筑工程混凝土裂縫成因及控制對策探究

徐元超

在當(dāng)前施工中,雖然混凝土材料的裂縫已經(jīng)越來越成為了一種問題,并對整體建筑物的施工質(zhì)量和使用壽命都形成了巨大的挑戰(zhàn)和影響。另外一些問題也受到了當(dāng)?shù)厝嗣裾推渌姓块T以及有關(guān)產(chǎn)業(yè)主管部門的足夠關(guān)注與重視。而我們的政府和建筑工程師也在繼續(xù)地竭力尋求處理此類問題的辦法和解決方案。在施工過程中,保證混凝土材料的安全性和工程質(zhì)量,團隊的精心監(jiān)督,保證一定的內(nèi)部溫度,及時處理和修復(fù)已產(chǎn)生的混凝土裂紋是防止施工過程中各種混凝土材質(zhì)產(chǎn)生混凝土裂紋的基本手法和預(yù)防措施。

混凝土有很強的耐久、防水滲漏性、耐冰性和耐侵蝕度,已成為現(xiàn)代住宅建設(shè)中的常規(guī)建筑材料,但在實踐使用流程中,由于受到建筑施工、維護等多方面的負面影響,出現(xiàn)了裂紋,從而造成了住宅整體品質(zhì)的降低,用戶感受下降,甚至危及了住宅的安全穩(wěn)定。所以,有必要剖析建筑房屋施工中混凝土裂紋形成的因素,并采取相應(yīng)的安全措施,避免裂紋的產(chǎn)生,以便提高房屋建筑的施工技術(shù)品質(zhì),推動建設(shè)工程的發(fā)展。

一、房屋建筑工程混凝土裂縫危害分析

開裂是水泥澆筑中經(jīng)常出現(xiàn)的工程質(zhì)量問題,通常形成于工程施工階段,其原因復(fù)雜多變。從裂紋的大小可以分為微觀裂紋和宏觀裂紋。微裂縫是指混凝土固有的、肉眼難以發(fā)現(xiàn)的、寬度小于0.05 mm 的小裂縫。它通常呈現(xiàn)不連續(xù)性特征。只要荷載不大于設(shè)計要求,這些微裂紋一般保持在無害狀態(tài)。而宏觀裂縫通常也被看作是無毒的,只是長度限制在0.2mm～0.3mm 的范圍內(nèi),而不會膨脹。但是,在實際施工中,長度超過0.3mm 的混凝土宏觀角度裂紋也是房屋施工的主要安全隱患之一,它不但會對建筑的整體外形形成全球性的視覺影響,而且還會危害建筑的整體品質(zhì)和安全系數(shù)。而房屋建筑防水要求較高的廚房、廁所、地下室等部位若發(fā)生了混凝土裂紋,將大大降低建筑的防水功能,甚至造成更嚴(yán)重的滲漏、滲水現(xiàn)象。一旦水泥裂縫在了建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位,則將造成建筑的整體承重減弱,進而嚴(yán)重縮減了建筑的壽命,以至引起相當(dāng)面積的坍塌事件。所以,對住宅建筑的水泥開裂原因的探究開始引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

二、住宅建筑工程中混凝土裂縫的成因

在住宅施工中,裂紋的產(chǎn)生有許多因素,但總的來說,大多是受到設(shè)計不合理、材質(zhì)選用及準(zhǔn)備不夠、氣溫影響,外部環(huán)境條件以及意外自然災(zāi)害的影響。

1.工程設(shè)計不合理造成的混凝土裂縫

設(shè)計不合理,導(dǎo)致截面變形所產(chǎn)生的應(yīng)力集中也是混凝土裂縫的主要成因,主要體現(xiàn)在四個方面。（1）由于住宅工程項目規(guī)模的不斷擴大以及對設(shè)計要求的日益增加,為突出工程項目的美觀性方面,在有些住宅工程項目的設(shè)計中出現(xiàn)了某些不合理的構(gòu)件結(jié)構(gòu),從而造成了預(yù)應(yīng)力不夠強,對混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大壓力,導(dǎo)致裂縫。（2）隨著住宅建筑層數(shù)增多,需要合理的加固構(gòu)件來支撐住宅主體結(jié)構(gòu)。因為設(shè)計中鋼筋直徑過小或者過厚,會造成混凝土構(gòu)件發(fā)生斷裂。（3）混凝土自身仍有一定程度的熱壓縮變形。若在工程設(shè)計中不充分考慮混凝土自身的這一特點,就會造成在澆筑過程中發(fā)生混凝土開裂的問題?；蛘咭驗殇摻钆浣畈蛔?、溫度收縮等設(shè)計問題,混凝土?xí)a(chǎn)生裂紋。

2.溫度變化引起的混凝土裂縫

混凝土是將水、沙、巖石、化學(xué)混凝土以及礦物混凝土等按配比攪拌、成形和保養(yǎng)而成的人工制造石。在固定與硬化過程中,冷熱交替變化,壓縮與擴張會改變混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),這將對其品質(zhì)產(chǎn)生重要影響,所以,在混凝土澆筑階段保持足夠的室溫對避免開裂十分關(guān)鍵。但是,在實際澆筑中,受到建筑條件、外部環(huán)境、天氣等各種因素的影響,混凝土澆筑的溫度難以達到規(guī)定的要求。每天或每小時都有一定的溫度變化,在不同的拉力作用下,會影響混凝土的熱膨脹系數(shù),形成裂縫。另外,由于水泥本體的表層散熱條件遠高于內(nèi)層散熱要求,這也使得水泥在固化工作過程的中心溫度高于內(nèi)層表層工作溫度。這些溫差還會形成裂紋,對水泥施工形成不良影響。

3.混凝土準(zhǔn)備不足

水泥配合比必須根據(jù)房屋建筑的具體要求制定,才能確保澆筑工程質(zhì)量,水泥配合比不夠會出現(xiàn)裂紋。建筑在施工前,如果建筑設(shè)計人員不調(diào)查分析建筑的地理環(huán)境和周圍環(huán)境,不掌握建筑的荷載結(jié)構(gòu)和地基狀況,不掌握建筑自身的不平衡沉降、位置平移等數(shù)據(jù),不隨意設(shè)定混凝土結(jié)合比,會有嚴(yán)重的裂縫。一般來講,水灰比會影響建筑混凝土結(jié)構(gòu)的整體強度。在一般狀況下,水灰比一般是1:4,但若要提高水泥的流動性,可適度提高水灰比,但水灰比不應(yīng)大于3:5。原因是混凝土本身的水化熱后會有部分水份殘存于材料中,并產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的泡沫,使得混凝土的抵抗重力能力減弱,在重力影響下,泡沫特別集中的混凝土?xí)纬闪鸭y。

4.混凝土原材料質(zhì)量問題

水泥的配制有賴于各種原料的加工。一旦原料的品質(zhì)無法達到使用要求,則水泥的品質(zhì)必然會發(fā)生問題。在水泥的實際施工中,很可能會出現(xiàn)水泥裂紋的異常發(fā)生。所以,水泥施工者應(yīng)該高度重視和改善混凝土和水泥砂漿骨材的澆筑品質(zhì),提高施工路面水泥的收縮率和硬度。還要格外重視拌和水,以免拌和水損傷混凝土的抗拉強度和收縮,最后容易造成施工路面上發(fā)生水泥裂紋的異?，F(xiàn)象。施工中應(yīng)充分考慮水泥混合料與施工混凝土混合料的澆筑質(zhì)量,通過與現(xiàn)行設(shè)計的結(jié)合,可以有效抑制和防止水泥骨料和水產(chǎn)品混料之間的化學(xué)反應(yīng),從而造成路面水泥結(jié)構(gòu)發(fā)生裂紋。

5.外部環(huán)境條件和突發(fā)災(zāi)害的影響

住宅建筑的施工環(huán)境非常復(fù)雜。受外在自然環(huán)境條件的影響,包括水泥在內(nèi)的各種建材均具有熱膨脹和低溫收縮。由于建設(shè)施工現(xiàn)場環(huán)境的不斷改變,水泥的構(gòu)造與形態(tài)也會相應(yīng)改變,進而改變其內(nèi)部的高溫應(yīng)力,進而影響水泥的抗裂性,水泥開裂的程度也會隨著環(huán)境溫度的改變而發(fā)生變化,環(huán)境溫度越高裂縫越大,溫度越低裂縫越小。同時,一旦遭受外界腐蝕物的侵害或者遭受地震、大火等意外自然災(zāi)害,混凝土構(gòu)件就會形成裂紋。

6.沉降裂縫

當(dāng)設(shè)計方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理時,設(shè)計人員沒有將混凝土施工現(xiàn)場的情況與施工項目完全匹配,導(dǎo)致內(nèi)力分析數(shù)據(jù)不正確,計算的荷載系數(shù)值很小。另外,施工現(xiàn)場勘察尚未生效,地貌和構(gòu)造數(shù)據(jù)出現(xiàn)不統(tǒng)一或者有誤,這就可以直接造成建筑基本的構(gòu)造損壞或者不規(guī)則混凝土下沉。如果混凝土澆筑是在長時間持續(xù)降水或者冰雪天氣下完成的,因為持續(xù)降水對混凝土施工結(jié)構(gòu)的影響,新建施工的混凝土不能充分凝固,就會產(chǎn)生混凝土直接沉降的現(xiàn)象。

三、房屋建筑工程混凝土裂縫控制的具體對策

在掌握了住宅施工中混凝土開裂形成的主要因素之后,并根據(jù)相關(guān)問題采取最有效的控制措施,是減少混凝土開裂的最好途徑。

1.改進結(jié)構(gòu)設(shè)計

在住宅建筑項目施工前期的設(shè)計階段,工程設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定性,根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),不斷完善建筑的總體構(gòu)造,施工地段的自然與地質(zhì)條件,并做好水泥級別與鋼材等級的合理選定,盲目增加級別并不能加強建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.溫差裂縫的預(yù)防

在施工防水混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑過程中,由于溫度濕度溫差較大,易于形成小裂紋,也是造成施工混凝土結(jié)構(gòu)中形成大裂紋的主要因素和技術(shù)問題,因此，應(yīng)當(dāng)針對不同的建筑施工工藝,對相應(yīng)的小裂紋加以防止和限制。但通常,人們都認為建筑室溫差別有下列主要因素:（1）鋼筋混凝土室溫差別的主要原因和常見因素。各種室溫差別是由不同結(jié)構(gòu)中加熱鋼筋混凝土所產(chǎn)生的不同溫度差而造成的。具體冷卻處理措施的主要辦法就是降低水泥中建筑水泥的用量,或者采取一些水化熱低的建筑混凝土骨材。我們還可能限制和提高建筑混凝土中水泥骨材的等級和混合程度,如在建筑混凝土中添加某些增塑物或合成氣劑等冷處理措施,或加入適量有增塑作用的水泥骨材混合物等：（2）但如果建筑水泥施工在夏季施工,就必須對建筑的水泥結(jié)構(gòu)材料進行高強度淬火和攪拌等處理。在夏季施工中,水泥冷處理的一種方式就是添加少許冷水。

3.做好建筑材料的配合比和質(zhì)量檢驗工作

對于混凝土的配合比,必須嚴(yán)格按照建筑設(shè)計圖紙的要求配制混凝土。必要時,應(yīng)通過添加化學(xué)添加劑來減少水泥用量。同時,加強混凝土原材料的質(zhì)量控制數(shù)量檢測。質(zhì)量檢驗工作主要分為以下三方面。（1）對各種原材料進行全面檢驗,以保證其標(biāo)簽數(shù)量和質(zhì)量均達到施工設(shè)計圖紙上的規(guī)定。進場使用之前,應(yīng)當(dāng)進行隨機質(zhì)量抽樣檢查。（2）合理計劃水泥運送路線,確保運送道路的通暢,確定水泥運送時限,防止運送時限過長造成水泥品質(zhì)降低,運送過程中作好保溫降溫措施。（3）水泥運輸至工地后,應(yīng)進行墜落試驗。如測試結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn),則禁止應(yīng)用。

4.規(guī)范施工程序和施工技術(shù)應(yīng)用

在澆筑過程中,標(biāo)準(zhǔn)化混凝土澆筑程序和施工工藝的使用,對于控制混凝土開裂的概率,改善混凝土品質(zhì)有著一定重要性。（1）明確了施工范圍、澆筑方式、施工速度等混凝土數(shù)據(jù),施工后對混凝土構(gòu)件進行了澆筑密實。（2）強度和剛性均符合工程設(shè)計要求的模板和支架能夠有效加固混凝土構(gòu)件,以保證在混凝土施工和維護過程中不會發(fā)生變形等工程質(zhì)量問題。同時需要對鋼筋直徑和保護層的厚度、鋼筋預(yù)埋件的位置和厚度等進行檢查,在確認達到設(shè)計條件后實施施工。（3）在施工過程中,澆筑方法應(yīng)當(dāng)與工程實際狀況相一致,確定了各環(huán)節(jié)的混凝土施工數(shù)量,并對混凝土現(xiàn)場的施工情況進行了現(xiàn)場監(jiān)測。由于出現(xiàn)的混凝土墜落數(shù)據(jù)與工程設(shè)計要求并不相符,因此，需要進行調(diào)整,以保證混凝土溢出的工程質(zhì)量。

5.加強混凝土養(yǎng)護質(zhì)量

混凝土養(yǎng)護工作能否落實,直接關(guān)系到混凝土澆筑質(zhì)量。關(guān)于混凝土保養(yǎng),應(yīng)該做到下面二點。（1）進行混凝土表層的水化工作。進行噴水、鋪設(shè)天然草皮及橡膠薄膜,隔絕外界條件,調(diào)節(jié)混凝土表面溫度。如果室內(nèi)相對濕度小于5℃,不要噴水,以免溫度開裂。（2）當(dāng)超過水泥保護日期后,應(yīng)移除模具。拆卸鋼筋模板時,嚴(yán)禁強行拆卸,也嚴(yán)禁用大錘碾碎,以防損傷混凝土結(jié)構(gòu)的棱角和表層。

四、結(jié)語

水泥開裂的產(chǎn)生嚴(yán)重影響著房屋建筑的工程質(zhì)量,削弱了建筑的實用性,也減少了其使用壽命,更是危及著人類的生命財產(chǎn)安全。所以,建筑施工企業(yè)應(yīng)該加大對混凝土開裂原因和預(yù)防的調(diào)研,完善設(shè)計,科學(xué)合理地使用水泥,規(guī)范施工工藝,采用合理的管理手段做好原材料檢測。在限制施工溫度等方面,提高對混凝土施工約束條件,達到降低房屋建筑中施工過程混凝土開裂的目的,從而改善建筑施工整體品質(zhì),推動產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。