建筑混凝土裂縫的類型、成因及預(yù)防措施

朱麗梅

（蘭州高科紅星房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

我國修建的建筑結(jié)構(gòu)主要有混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)。其中，由于混凝土結(jié)構(gòu)具有易于就地取材、可模性好、耐久性和耐火性好、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)整體性好等諸多優(yōu)點，成為目前使用最廣泛的建筑結(jié)構(gòu)類型。然而由于內(nèi)外因素的作用，混凝土結(jié)構(gòu)不可避免的會產(chǎn)生裂縫，而裂縫是促使混凝土結(jié)構(gòu)承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因，也是降低建筑結(jié)構(gòu)可靠性的重要因素，對建筑空間使用的安全性會造成嚴(yán)重威脅。為了預(yù)防建筑工程中混凝土裂縫的產(chǎn)生，對建筑結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的類型進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)，對裂縫的成因展開細(xì)致的分析，并就裂縫的預(yù)防提出有效的措施具有重要的理論和現(xiàn)實意義，可以為施工單位和相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

1 建筑混凝土裂縫類型

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中一種常見的裂縫類型?；炷羷倓倽仓瓿梢院?，直至初凝以前都處于塑性狀態(tài)，固體顆粒在減水劑的影響下容易形成溶劑化層，在混凝土的表面處形成水泥漿。澆筑時混凝土所含的水分較多，若環(huán)境較干燥、溫度較高且風(fēng)速較快，如果沒有及時覆蓋養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過長時間的風(fēng)吹日曬，水分就會迅速揮發(fā)，混凝土表層脫水速度遠(yuǎn)比混凝土內(nèi)層快，面層體積收縮較大，而內(nèi)層體積收縮較小，此時混凝土還沒有產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度，還不足以抵抗這種變形就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫就是塑性收縮裂縫。

塑形收縮裂縫具有以下幾個方面的特點：一是常常沿著箍筋或者受力鋼筋的方向規(guī)則的分布，并且裂縫寬度較大；二是出現(xiàn)在混凝土板、梁等有大面積暴露表面的結(jié)構(gòu)中，往往呈現(xiàn)出直線形狀，并且延伸長度有較大差異；三是主要發(fā)育在結(jié)構(gòu)表面較淺的區(qū)域，有時也會出現(xiàn)貫穿整個結(jié)構(gòu)的情況，會對混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響。

1.2 化學(xué)反應(yīng)膨脹裂縫

因為堿骨料反應(yīng)、硫酸鹽侵蝕或者水泥安定性不良等因素使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻膨脹而產(chǎn)生的裂縫稱為化學(xué)反應(yīng)膨脹裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的部位不規(guī)則，表現(xiàn)形式為網(wǎng)狀或者龜裂狀，多出現(xiàn)于混凝土凝結(jié)硬化中期。其中堿骨料反應(yīng)是骨料中活性SiO2與混凝土中的堿（Na2O、K2O）在潮濕環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，生成一種無膠凝性能的凝膠體，反應(yīng)后體積迅速膨脹，最大可達(dá)原體積的4 倍，進(jìn)而產(chǎn)生膨脹裂縫；堿骨料反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹裂縫寬度通常情況下比較小，但有時也可達(dá)數(shù)厘米，對混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性影響比較大。而水泥安定性不良和硫酸鹽侵蝕都是因為在混凝土凝結(jié)硬化后生成鈣礬石而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)膨脹裂縫。

1.3 沉降裂縫

沉降裂縫是比較常見的一種混凝土裂縫，主要是由于沉降不均導(dǎo)致的。在建筑工程中，沉降裂縫主要是在墻面上沿水平鋼筋布置方向出現(xiàn)，分布比較廣。裂縫方向為貫穿或者進(jìn)深，與沉陷方向相同，沉陷較大時通常會出現(xiàn)錯位，沉陷量越大，裂縫寬度越大。形成沉降裂縫的方式主要有兩種，一種是在混凝土拌合物澆筑后，由于混凝土拌合物內(nèi)的粗骨料下沉，底部化合水及空氣等密度較小的物質(zhì)上升，當(dāng)粗骨料遇到鋼筋而停止下沉?xí)r在沿鋼筋位置處產(chǎn)生收縮裂縫，此類裂縫不影響混凝土構(gòu)件的豎向承載力，但對混凝土耐久性有一定的影響。另一種是建筑地基在施工中由于外界因素的影響，可能發(fā)生沉降現(xiàn)象，如果沉降不均勻，則會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性；同時，在管線或者管道等開挖回填中，由于土壤壓實不均，也可能在混凝土中出現(xiàn)沉降裂縫，這類沉降裂縫對建筑結(jié)構(gòu)的承載力有較大影響。

1.4 溫度裂縫

溫度裂縫往往發(fā)生于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的表面或者溫差較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是因為混凝土內(nèi)外溫差過大，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力造成的。溫度裂縫在建筑工程施工中較為常見，混凝土施工過程中的硬化和水化都會產(chǎn)生大量熱量，混凝土溫度會隨之上升，混凝土水化期間，溫度越高，混凝土凝固產(chǎn)生的熱量便越大，若外界溫度比混凝土水化溫度低時，內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫差，當(dāng)溫差達(dá)到特定條件，導(dǎo)致材料產(chǎn)生拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉性，則會出現(xiàn)裂縫。此外，在混凝土凝固期間，也可能會受到空氣濕度的影響，若濕度過小、空氣較為干燥，混凝土也會在干縮作用下，產(chǎn)生裂縫。

2 建筑混凝土裂縫成因

2.1 材料質(zhì)量不合格

部分建筑工程施工單位，為了加快工期、降低成本、追求效益，并沒有按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或要求嚴(yán)格采購相關(guān)原材料。原材料質(zhì)量不滿足設(shè)計要求是引起混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因，比如水泥、砂、石以及必要的外加劑等材料的質(zhì)量不合格都會嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量，從而可能造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。具體表現(xiàn)在以下兩個方面：一是原材料不合格會對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，一旦強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，就會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)難以承受相應(yīng)荷載而產(chǎn)生裂縫；二是原材料不合格會對混凝土耐久性產(chǎn)生影響，這會導(dǎo)致混凝土比設(shè)計時間更早產(chǎn)生裂縫。

2.2 配合比不當(dāng)

原材料的配合比不合理也是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因，這會影響混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度。材料配合比不合理主要指含砂率不當(dāng)、水灰比不當(dāng)、骨料不佳等，試驗證明：當(dāng)用水量不發(fā)生變化時，水泥量每增加10%，混凝土的收縮會增加5%；如果粗細(xì)集料的含泥量過大、集料級配不恰當(dāng)，極易增加混凝土的收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫；骨料越細(xì)，針片狀集料的含量則越大，混凝土用水、用灰量的增加也會導(dǎo)致其收縮量增加；水泥越細(xì)、等級越高，對混凝土裂縫的影響則越大[1]。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也是建筑工程中混凝土裂縫產(chǎn)生的常見原因。結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計不合理，施工中會導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫；二是當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)斷面發(fā)生變化，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力會不斷增加，進(jìn)而也會出現(xiàn)裂縫；三是當(dāng)鋼筋配置不合理，可能會降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性從而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

2.4 施工不規(guī)范

隨著建筑結(jié)構(gòu)不斷向多樣化和復(fù)雜化方向發(fā)展，混凝土施工技術(shù)的要求也越來越高，相應(yīng)的施工難度也越來越大。但是部分施工企業(yè)卻很少投入經(jīng)費進(jìn)行施工技術(shù)研發(fā)和技術(shù)人員的培訓(xùn)，施工過程中，部分技術(shù)人員主要根據(jù)自身經(jīng)驗進(jìn)行施工，并沒有嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工規(guī)范進(jìn)行操作，施工存在較大的隨意性，從而影響混凝土的施工質(zhì)量，引發(fā)混凝土裂縫的產(chǎn)生。常見的不規(guī)范施工現(xiàn)象包括：（1）混凝土振搗順序和方法不當(dāng)；（2）不對混凝土構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或者不按規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；（3）混凝土澆筑時落程或澆筑層厚度過大；（4）混凝土強(qiáng)度低于拆模強(qiáng)度而過早拆模；（5）施工單位擅自處理質(zhì)量缺陷；（6）混凝土澆筑過程管理不當(dāng)、布料不均。

3 建筑混凝土裂縫的預(yù)防措施

3.1 合理配置混凝土原料

混凝土的拌和是混凝土結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，拌和的前提是選擇合理的原材料配合比。在混凝土拌和過程中，應(yīng)選擇低水化熱水泥，優(yōu)化水料配合比，并在澆筑期間添加毛石等，提升熱量吸收率，毛石體積應(yīng)控制在水料總量的30%以內(nèi)。同時，在確保混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增添一些復(fù)合液，減少其中的水泥含量，進(jìn)而減少水化熱情況。增添復(fù)合液之后，混凝土更加容易抹平，并且有助于減少水分蒸發(fā)，防止出現(xiàn)干燥收縮現(xiàn)象，避免裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)混凝土發(fā)生收縮反應(yīng)時，適當(dāng)增添減水防裂劑，以減少用水量，改善泥漿的濃稠度，有效把控泌水現(xiàn)象，減少沉降、收縮的發(fā)生頻次，也可減小裂縫出現(xiàn)的概率[2]。此外，外加劑的添加有助于增強(qiáng)混凝土的密實度，加快水泥漿、骨料的結(jié)合，提升抗收縮能力，進(jìn)而避免裂縫的產(chǎn)生。

3.2 加強(qiáng)溫度把控

溫度是影響混凝土裂縫產(chǎn)生的重要因素之一，加強(qiáng)溫度把控的力度，為混凝土施工營造良好的溫度環(huán)境非常重要，可以采用以下一些手段：

（1）在大體積混凝土施工中，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建完善的溫度管控體系，嚴(yán)格按照質(zhì)量控制與管理的需求，配置合理的技術(shù)人員和實驗設(shè)備，按規(guī)定開展相應(yīng)的實驗，根據(jù)實驗結(jié)果，選擇合適的溫度參數(shù)。

（2）在混凝土澆筑期間，由專人負(fù)責(zé)檢測混凝土入倉的溫度以及坍落度，在拆模之后，仔細(xì)檢查外觀質(zhì)量，一旦出現(xiàn)裂縫、蜂窩等質(zhì)量問題，應(yīng)及時進(jìn)行處理。

（3）在養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)作好周圍環(huán)境溫度、溫差等各種數(shù)據(jù)的監(jiān)測，實時反饋混凝土澆筑物的內(nèi)部溫度變化，為施工人員的溫度把控提供參考，溫度監(jiān)測頻次應(yīng)保持在每天兩次以上。

（4）混凝土施工時最好避開超高溫、超低溫天氣，如果遇到無法避免的情況，應(yīng)根據(jù)實際情況采取恰當(dāng)?shù)拇胧涸诟邷丨h(huán)境下，通過對澆筑區(qū)域灑水，以控制其表層溫度；在低溫環(huán)境下，做好施工場地、材料的預(yù)熱工作，并做好防凍工作，防止混凝土在凝固之前出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象[3]。

3.3 加強(qiáng)施工過程控制

混凝土施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范的施工流程進(jìn)行操作，確?；炷潦┕べ|(zhì)量，有效避免裂縫的出現(xiàn)。施工過程可采用以下的控制措施：

（1）在澆筑之前，全面檢查鋼筋工程，觀察其是否滿足澆筑需求，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時進(jìn)行處理，確?；炷翝仓捻樌M(jìn)行。

（2）安排專人負(fù)責(zé)施工監(jiān)督，保證施工流程的規(guī)范化。在混凝土澆筑過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循從里到外的原則，連續(xù)完成澆筑，不可間斷。

（3）把控好落管的位置，使其與澆筑面之間保持合適的距離，防止發(fā)生離析現(xiàn)象。

（4）控制好振搗質(zhì)量，由專人負(fù)責(zé)振搗工作，把控好振搗的時間、頻率等，防止出現(xiàn)漏振等現(xiàn)象[4]。在振搗期間，應(yīng)增加模板的強(qiáng)度，防止爆模，對于結(jié)構(gòu)較大的可以單獨進(jìn)行澆筑，若某部位無法進(jìn)行連續(xù)澆筑，則可以在其剪力較小的區(qū)域預(yù)留施工縫。

3.4 注重后期養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)最重要的環(huán)節(jié)則是保溫養(yǎng)護(hù)，其目的是降低構(gòu)件的內(nèi)外溫差，以減小其自約束應(yīng)力，把控降溫速度，借助混凝土的抗拉強(qiáng)度，提升其抗裂性能，防止因溫度因素導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。適宜的溫度養(yǎng)護(hù)環(huán)境能夠降低其內(nèi)外溫差，減小溫度應(yīng)力，防止出現(xiàn)應(yīng)力松弛、混凝土干裂等現(xiàn)象，有效減少塑性收縮裂縫的發(fā)生頻次。在養(yǎng)護(hù)期間，確?；炷羶?nèi)外溫差低于25℃，混凝土養(yǎng)護(hù)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，若養(yǎng)護(hù)工作不到位，混凝土強(qiáng)度會大大降低，甚至無法補償失水現(xiàn)象，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3.5 做好模板拆除工作

混凝土澆筑之前，通常會布置好模板，以更好地支撐混凝土，便于其凝固成型，在完成混凝土澆筑之后，盡可能延后拆除模板的時間，保證混凝土凝固徹底并達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，能夠減小裂縫出現(xiàn)的概率。

4 結(jié)束語

通過對建筑混凝土結(jié)構(gòu)常見裂縫的分析，總結(jié)得出建筑裂縫主要包括塑性收縮裂縫、化學(xué)反應(yīng)膨脹裂縫、沉降裂縫和溫度裂縫四種類型；剖析得出產(chǎn)生這些裂縫的原因主要包括材料質(zhì)量不合格、配合比不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理和施工不規(guī)范四個方面；為了預(yù)防建筑混凝土裂縫的產(chǎn)生，提出了包括合理配置混凝土原料、加強(qiáng)溫度把控、強(qiáng)化施工過程控制、注重后期養(yǎng)護(hù)和做好模板拆除工作在內(nèi)的五種預(yù)防措施。

混凝土裂縫在建筑工程施工中十分常見，裂縫不僅會影響建筑的美觀性，還會影響建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能。開展建筑混凝土裂縫的研究工作，明確裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，有助于施工中避免裂縫的出現(xiàn)，從而提高混凝土的質(zhì)量，提升建筑工程總體建設(shè)效果。