房屋建筑工程鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

殷峰，李洪波

（1.山東省微山縣建設(shè)工程質(zhì)量安全服務(wù)中心，濟寧277600 2.山東省微山縣建筑安裝工程公司，濟寧 277600）

1 前言

鋼筋混凝土作為房屋建筑工程的主要結(jié)構(gòu)材料之一，以其高強度、耐久性和適應(yīng)性等特點成為了應(yīng)用的首選。然而，在長期使用和變化多端的自然環(huán)境影響下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，這不僅影響建筑的美觀，更會對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生潛在威脅。因此，深入了解鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并采取科學(xué)有效的防治措施顯得尤為重要。

2 房屋建筑工程鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生原因

2.1 荷載因素

房屋建筑工程中，鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生是一個復(fù)雜而深刻的問題，其中荷載因素是裂縫產(chǎn)生的重要原因。荷載主要分為靜荷載和動荷載兩種，其對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響不可忽視。

2.1.1 靜荷載

靜荷載是指結(jié)構(gòu)穩(wěn)定時作用在構(gòu)件上的恒定荷載，如自重、建筑物自身的重量等，這些荷載會使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，若應(yīng)力超過混凝土的承載能力，就會出現(xiàn)裂縫。首先，考慮自重對結(jié)構(gòu)的影響。自重是最基本的靜荷載，它是結(jié)構(gòu)在地球重力場中受到的荷載。鋼筋混凝土的密度一般在2400kg/m3～2600kg/m3之間，因此在建筑工程中，自重對結(jié)構(gòu)的影響是顯著的。假設(shè)某建筑結(jié)構(gòu)的自重為1000kN，若該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)面積為500m2，則其平均自重荷載為2kN/m2。其次，考慮其他靜荷載，如外部荷載。外部荷載可能來自附近建筑物、設(shè)備、人員等，這些荷載在結(jié)構(gòu)上會產(chǎn)生較大的壓力和應(yīng)力集中，引起混凝土裂縫問題。

2.1.2 動荷載

動荷載是指變化的荷載，如風(fēng)荷載、地震荷載等，這些荷載變化可能會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生震動和變形，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。首先，考慮風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的影響。風(fēng)荷載是一種常見的動荷載，特別是對高層建筑，其影響不可忽視。風(fēng)壓對建筑物產(chǎn)生的荷載取決于風(fēng)速、建筑物形狀、朝向等因素。例如，當(dāng)風(fēng)速為30m/s 時，對平面面積為1000m2的建筑物產(chǎn)生的風(fēng)荷載可達180kN。其次，考慮地震荷載對結(jié)構(gòu)的影響。地震荷載是一種復(fù)雜且危險的動荷載，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響可以在瞬時內(nèi)造成嚴重破壞。地震荷載取決于地震的震級、震中距、地質(zhì)條件等因素。以震級為7.0 的地震為例，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震荷載可達2000kN。

綜上所述，靜荷載和動荷載對結(jié)構(gòu)的影響不可忽視，合理設(shè)計和考慮這些荷載是預(yù)防和減少裂縫產(chǎn)生的重要手段。在實際工程中，必須通過合理地設(shè)計和施工措施以及適當(dāng)考慮各種荷載的影響，最大程度地保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。

2.2 溫度和濕度變化

溫度和濕度是影響鋼筋混凝土裂縫產(chǎn)生的重要因素。溫度的變化會導(dǎo)致混凝土的體積變化，而濕度的變化則會影響混凝土的強度和內(nèi)部應(yīng)力分布，從而誘發(fā)裂縫的產(chǎn)生。

2.2.1 溫度變化

溫度的變化會引起混凝土體積的變化，進而產(chǎn)生應(yīng)力，若這些應(yīng)力超過混凝土的承載能力，就會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生?；炷恋木€膨脹系數(shù)一般為0.000010/°C，這意味著每升高1°C，混凝土的體積就會膨脹0.00001 倍，這看似微小的變化在建筑物的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生明顯的影響。

首先，考慮溫度升高對結(jié)構(gòu)的影響。在高溫季節(jié)，建筑物受到陽光直射，混凝土受熱膨脹，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力增加，超過了混凝土的抗拉強度，從而產(chǎn)生裂縫。例如，在酷熱的夏季，氣溫上升到40°C，如果混凝土結(jié)構(gòu)的初始溫度為20°C，根據(jù)線膨脹系數(shù)，其體積將膨脹0.00001×20°C=0.0002。其次，考慮溫度下降對結(jié)構(gòu)的影響。在寒冷的季節(jié)，混凝土?xí)驗榈蜏囟湛s，可能引起內(nèi)部拉應(yīng)力增大，同樣會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.2.2 濕度變化

濕度的變化也是導(dǎo)致鋼筋混凝土裂縫的重要因素?；炷恋膹姸群头€(wěn)定性與其含水量有密切關(guān)系，濕度的變化會引起混凝土內(nèi)部的水分流動，影響混凝土的強度和內(nèi)部應(yīng)力分布。

首先，濕度變化對混凝土強度的影響。混凝土是一種多孔材料，其內(nèi)部含有大量孔隙，濕度的變化會影響混凝土孔隙內(nèi)的水分含量，從而影響混凝土的強度。高濕度會降低混凝土的強度，而干燥的條件則會導(dǎo)致混凝土變脆，易產(chǎn)生裂縫。其次，考慮濕度變化對混凝土體積的影響。濕度變化會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分的膨脹或收縮，引起混凝土體積的變化，從而產(chǎn)生應(yīng)力，這些應(yīng)力如若超過混凝土的承載能力，將會導(dǎo)致裂縫問題。

綜上所述，溫度和濕度的變化會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響，理解這些影響是確保建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的重要步驟，也為制定有效的防治措施提供了基礎(chǔ)。在實際工程中，應(yīng)采取相應(yīng)措施以減小溫濕度變化對混凝土結(jié)構(gòu)的影響，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

2.3 混凝土材料性質(zhì)

混凝土作為鋼筋混凝土的主要構(gòu)成材料，其性質(zhì)直接影響著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性?；炷敛牧闲再|(zhì)導(dǎo)致鋼筋混凝土出現(xiàn)裂縫問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.3.1 混凝土的收縮性

混凝土在固化和干燥過程中會發(fā)生收縮，主要分為塌落收縮、干縮和水化收縮。其中，干縮和水化收縮是混凝土材料性質(zhì)導(dǎo)致裂縫的重要原因。干縮是指混凝土在干燥過程中由于失去了部分水分而引起的體積減小，這種收縮在混凝土結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。水化收縮是指混凝土中水分參與水泥水化反應(yīng)時產(chǎn)生的體積收縮，同樣會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和裂縫。

2.3.2 混凝土的抗拉強度

混凝土的抗拉強度較低，容易發(fā)生拉應(yīng)力下的裂縫。在受到外部荷載作用時，尤其是受拉力作用時，混凝土?xí)a(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)這些應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，會導(dǎo)致裂縫的發(fā)生，這種裂縫會進一步影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

2.3.3 混凝土的溫度敏感性

混凝土的體積隨著溫度的變化而發(fā)生變化，這種溫度敏感性是混凝土材料性質(zhì)的重要體現(xiàn)。溫度變化會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力和冷應(yīng)力，尤其在高溫季節(jié)和低溫季節(jié)，這些應(yīng)力會引發(fā)裂縫。例如，在高溫季節(jié)，混凝土受熱膨脹，將會引起溫度裂縫。

3 房屋建筑工程鋼筋混凝土裂縫防治措施

3.1 設(shè)計階段

在房屋建筑工程的設(shè)計階段，鋼筋混凝土裂縫防治措施至關(guān)重要，影響著建筑物的穩(wěn)定性和使用壽命。設(shè)計人員首先要考慮工程的結(jié)構(gòu)特點、荷載條件、材料性能等方面的因素，以確保設(shè)計的混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足使用壽命、安全性和穩(wěn)定性的要求。同時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點和荷載情況選用適當(dāng)抗裂強度等級的混凝土，確保混凝土的抗裂性能能夠滿足實際需要。在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)合理設(shè)置構(gòu)造縫、伸縮縫等裂縫控制措施，減少裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

設(shè)計階段要注意深入分析建筑物的受力特點，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)布局，減少混凝土的受力集中，盡量避免應(yīng)力集中引起裂縫。在梁、柱等主要承重構(gòu)件的連接部位，應(yīng)采取合適的防裂措施，如采用搭接連接、加設(shè)受拉箍等方式，以增強連接部位的抗裂能力。此外，在設(shè)計階段，應(yīng)加強對混凝土配筋的設(shè)計和優(yōu)化，確保配筋的合理布置和足夠的受力能力，以增強結(jié)構(gòu)的抗裂性能。要綜合考慮混凝土的收縮、溫度、荷載等因素對裂縫的影響，合理選用預(yù)應(yīng)力、張拉等技術(shù)，以控制和減小裂縫的產(chǎn)生。

例如，某棟多層住宅建筑位于地震多發(fā)地區(qū)，在設(shè)計時考慮了地震荷載，并選用了高強度、高抗震性能的混凝土材料；在結(jié)構(gòu)布局上采用了合理的受力分布，避免了局部應(yīng)力集中；在構(gòu)造縫、伸縮縫的設(shè)置上，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點和受力情況，采用了柔性構(gòu)造縫，以減少裂縫的發(fā)生；在配筋設(shè)計上，充分考慮了混凝土的受力特點，合理布置配筋，增強了結(jié)構(gòu)的抗裂能力。

3.2 施工階段

在房屋建筑工程中，施工階段是確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不發(fā)生裂縫的關(guān)鍵，因此，在施工過程中，必須采取一系列嚴密的防治措施，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

為了有效防止鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生，施工前必須進行詳細的勘察與準備工作，這一步驟至關(guān)重要，因為它為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。在勘察階段，必須對工程所在地的地質(zhì)情況進行仔細研究，了解地下水位、土壤類型以及潛在的地質(zhì)問題，只有充分了解這些信息，才能制定出合理的基坑開挖方案。在基坑開挖中，如果不謹慎進行，將會導(dǎo)致地基沉降、地下水位變化等問題，最終誘發(fā)混凝土裂縫問題。因此，基坑開挖時應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的支護措施，如鋼支撐、攪拌樁或土壤改良，這些措施的選擇需要依賴于具體情況和工程的要求，以確?；拥姆€(wěn)定性和周圍建筑物的安全。

另外，混凝土的溫度和濕度控制在施工階段也至關(guān)重要。溫度和濕度的變化可以導(dǎo)致混凝土收縮和膨脹，從而引發(fā)裂縫。因此，在施工前，必須確定施工期間的氣溫和濕度情況，并采取相應(yīng)的措施來調(diào)節(jié)混凝土的溫度和濕度。特別是在炎熱的季節(jié)，應(yīng)采取降溫措施，例如覆蓋遮陽網(wǎng)、定期噴水等，以減緩混凝土的溫度升高。此外，合理的澆筑工序安排也可以幫助施工避免急劇的溫度變化，從而減少裂縫的風(fēng)險。

在混凝土澆筑過程中，坍落度和振搗密實都是關(guān)鍵因素，坍落度過低會導(dǎo)致混凝土難以流動，而坍落度過高則可能引發(fā)混凝土流動不穩(wěn)定。因此，必須確?；炷恋奶涠瓤刂圃?5 厘米—17 厘米范圍內(nèi)，以便在澆筑過程中均勻分布并填充模板。同時，混凝土的振搗密實也至關(guān)重要，其有助于排除混凝土中的氣泡和空洞，確?；炷羶?nèi)部結(jié)構(gòu)均勻致密，這可以通過合適的振搗設(shè)備和技術(shù)來實現(xiàn)。此外，施工過程中應(yīng)密切監(jiān)測混凝土表面的小裂縫和孔洞，如果發(fā)現(xiàn)任何裂縫或孔洞，必須及時修補，以確?；炷恋恼w性，這可以通過填充混凝土表面的缺陷，使用適當(dāng)?shù)男扪a材料來完成。

3.3 養(yǎng)護階段

在房屋建筑工程中，養(yǎng)護階段對于鋼筋混凝土裂縫防治至關(guān)重要。養(yǎng)護階段是確保混凝土強度、耐久性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是避免裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的重要時期。

養(yǎng)護溫度和濕度控制：在養(yǎng)護階段，充分了解混凝土的類型、配合比和養(yǎng)護要求非常重要。一般而言，最初24 小時內(nèi)要保持較高的濕度，以減少混凝土表面干裂的可能性。在養(yǎng)護初期，要采取濕養(yǎng)措施，保持混凝土表面濕潤。溫度方面，根據(jù)混凝土類型，采用合適的溫度控制，一般要控制在適宜的范圍內(nèi)，避免急劇的溫度變化，以防裂縫產(chǎn)生。

濕養(yǎng)和包覆養(yǎng)護：剛澆筑的混凝土需要保持一定的濕度，以確保水分充分滲透和混凝土的充分水化反應(yīng)。采用濕養(yǎng)措施，可使用噴水、覆蓋濕棉被等方式，保持混凝土表面濕潤。隨后，逐步降低濕度，采取逐步干燥的養(yǎng)護方式，以避免急劇的濕度變化導(dǎo)致混凝土表面裂縫。

遮陽遮風(fēng)：在養(yǎng)護過程中，要根據(jù)氣象條件合理設(shè)置遮陽網(wǎng)、遮雨篷等遮擋設(shè)施，防止過強的陽光直射和強風(fēng)對混凝土表面的不利影響。遮陽遮風(fēng)設(shè)施的選擇和布置應(yīng)結(jié)合實際天氣情況，確保養(yǎng)護過程中的溫度和濕度穩(wěn)定。

養(yǎng)護時間的控制：養(yǎng)護時間的控制對于混凝土的強度和穩(wěn)定性發(fā)展至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)混凝土的配合比、強度等特性，合理控制養(yǎng)護時間。通常，養(yǎng)護時間應(yīng)不少于28 天，以保證混凝土充分硬化和強度的發(fā)展。在此期間，需定期檢查混凝土的狀態(tài)，及時調(diào)整養(yǎng)護措施以確保養(yǎng)護的有效性。

以一棟多層住宅建筑的地板板梁混凝土澆筑為例，養(yǎng)護期間的平均氣溫控制在20 攝氏度，相對濕度保持在70%—85%之間。施工人員采用了濕養(yǎng)方式，養(yǎng)護初期采用覆蓋濕棉被的方式保持表面濕潤，后續(xù)逐步減少濕度，直至最終干養(yǎng)。養(yǎng)護持續(xù)時間為28 天，充分保障了混凝土的強度和穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

綜上所述，針對鋼筋混凝土裂縫問題，需要在設(shè)計、施工和養(yǎng)護等不同階段采取相應(yīng)的綜合防治措施。只有通過多方面、多層次的努力，才能確保建筑物的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。通過深刻的分析和有效的措施，必定能夠解決和預(yù)防鋼筋混凝土裂縫問題，實現(xiàn)建筑工程質(zhì)量目標。