建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫控制及其處理技術(shù)

鄭楠

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)大多采用鋼筋混凝土材料，該類型材料在強(qiáng)度、耐久性等方面有著十分突出的優(yōu)勢(shì)，在提高建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、安全性以及抗震性方面都發(fā)揮著重要價(jià)值。即便如此，混凝土材料在具體應(yīng)用中仍然受到不同類型因素的影響可能出現(xiàn)一定的問(wèn)題，比如結(jié)構(gòu)裂縫是多年來(lái)困擾施工人員的常見(jiàn)現(xiàn)象，建筑結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重威脅到工程主體結(jié)構(gòu)安全，如果沒(méi)有及時(shí)處理還會(huì)發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)變形甚至坍塌等嚴(yán)重事故，嚴(yán)重威脅使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全[1-2]。為了進(jìn)一步提高建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫控制水平，本文以山東濰坊的濱城基金大廈為研究對(duì)象，對(duì)該工程混凝土施工過(guò)程預(yù)防和處理裂縫的方法展開(kāi)深入探討。

1 結(jié)構(gòu)裂縫概述

濱城基金大廈使用的是框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中地上18 層、地下1 層，筏板基礎(chǔ)厚度為1.0 m，面積較大，施工中采用一次性現(xiàn)澆砼施工方法。技術(shù)人員對(duì)以往同類建筑混凝土施工裂縫問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，得出常見(jiàn)裂縫類型和特點(diǎn)，具體如下。

1.1 裂縫類型

1.1.1 收縮裂縫

收縮裂縫是建筑混凝土結(jié)構(gòu)中最為常見(jiàn)的裂縫形式?；炷两Y(jié)構(gòu)澆筑振搗完畢后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，養(yǎng)護(hù)階段混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快是導(dǎo)致出現(xiàn)收縮裂縫的主要原因，通常通過(guò)灑水等方式控制表面濕度，可以有效避免收縮裂縫。

1.1.2 溫度裂縫

混凝土固化過(guò)程中水泥和水發(fā)生反應(yīng)會(huì)釋放大量的水化熱，此時(shí)內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土結(jié)構(gòu)受到溫度影響發(fā)生熱脹冷縮，內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的約束力時(shí)會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。通過(guò)降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差可以避免溫度裂縫出現(xiàn)。

1.1.3 墻體裂縫

墻體常常會(huì)出現(xiàn)荷載裂縫。墻體是建筑物上部結(jié)構(gòu)向地基傳遞重量的主要途徑，荷載傳遞到地基部位應(yīng)力隨著深度擴(kuò)散，同一深度的地基中間擴(kuò)散的應(yīng)力多而兩端少。當(dāng)建筑處于良好地質(zhì)條件下時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，但是如果遇到軟土等地質(zhì)，力的擴(kuò)散不均勻會(huì)導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，進(jìn)而出現(xiàn)墻體荷載裂縫。通常此類裂縫在墻體兩端發(fā)生并且傾斜于較大的方向。通過(guò)優(yōu)化處理地基可以避免荷載裂縫產(chǎn)生。

1.2 裂縫特點(diǎn)

建筑混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫通常寬度大于0.3 mm；建筑墻體中間位置是裂縫頻發(fā)的位置，很少出現(xiàn)于墻體兩端，如圖1 所示。

圖1 墻體裂縫

混凝土養(yǎng)護(hù)不到位是引發(fā)混凝土裂縫的常見(jiàn)原因，為此應(yīng)高度關(guān)注養(yǎng)護(hù)作業(yè)；常見(jiàn)的豎向結(jié)構(gòu)裂縫大多和豎向結(jié)構(gòu)高度有關(guān)，通過(guò)分析以往建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫可知，很多裂縫會(huì)延伸向建筑結(jié)構(gòu)外部，但是裂縫末端難以確定；如果不及時(shí)處理裂縫問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致裂縫擴(kuò)散、增多，甚至?xí){結(jié)構(gòu)整體安全。

1.3 產(chǎn)生的影響

在建筑工程建設(shè)施工中，混凝土作為一種原材料具有較高利用率，結(jié)合諸多研究實(shí)踐可發(fā)現(xiàn)，混凝土的耐久性較強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度較大，并且強(qiáng)度等級(jí)范圍較廣，這些是它得到廣泛應(yīng)用的主要原因。然而在建筑混凝土工程實(shí)際施工中仍存在裂縫問(wèn)題，若無(wú)法第一時(shí)間解決，必定導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的影響如下：①降低建筑結(jié)構(gòu)剛性。結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后會(huì)不斷擴(kuò)大，破壞程度和影響范圍也隨之?dāng)U大，進(jìn)而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)剛度有所降低，甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)變形、整體安全性降低。②降低結(jié)構(gòu)抗剪力。建筑結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)導(dǎo)致抗剪承載力有所下降，當(dāng)下降到臨界值時(shí)建筑會(huì)出現(xiàn)倒塌等嚴(yán)重的安全事故。③影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)后會(huì)嚴(yán)重制約鋼筋的作用，當(dāng)空氣、水體等接觸鋼筋材料后鋼筋發(fā)生銹蝕，進(jìn)而使它性能降低，最終失去支撐和延展作用，影響建筑結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。④影響上部結(jié)構(gòu)。建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降會(huì)破壞地基的彎剪力，使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)失去承載性，最終破壞上部結(jié)構(gòu)。

2 建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫處理技術(shù)

2.1 填充縫隙法

填充縫隙法是在混凝土裂縫中直接填充一些混凝土修補(bǔ)材料，達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的效果。該方法憑借技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)被頻繁地應(yīng)用于混凝土裂縫處理中。但該方法只適合修復(fù)寬度不超過(guò)3 mm 的淺層裂縫，無(wú)法達(dá)到修復(fù)深層裂縫的效果。水泥砂漿、聚苯乙烯橡膠、纖維修補(bǔ)材料等物質(zhì)有著較高強(qiáng)度和粘合度，所以常常被應(yīng)用于混凝土裂縫修補(bǔ)中[3]。在具體施工中，工作人員首先需要用工具鑿開(kāi)裂縫的兩側(cè)形成凹槽，按照U 形或者Ⅴ形進(jìn)行修整，按照20～100 mm 范圍控制凹槽的寬度，深度應(yīng)抵達(dá)裂縫的底部，如果是較窄的裂縫可以按照15～50 mm 范圍控制凹槽的寬度。

2.2 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

2.2.1 增大截面法

工作人員采用構(gòu)件統(tǒng)一加固處理混凝土橫截面，達(dá)到加固的效果。施工人員選用的混凝土材料要充分混合原本構(gòu)件混凝土，將配置好的混凝土材料澆筑于構(gòu)件表面，在澆筑過(guò)程中注意做好養(yǎng)護(hù)處理。在完成施工后，增大了構(gòu)件的表面積，同時(shí)維護(hù)原有的表面混凝土層，可以將構(gòu)件的承載能力、穩(wěn)定性顯著提升。

2.2.2 包鋼加固

用鋼筋、鋼條等包裹加固處理混凝土構(gòu)件邊角位置，增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的整體剛度。這種方法可以將構(gòu)件的橫截面積增加，有著十分優(yōu)良的加固效果。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力拉桿是預(yù)應(yīng)力加固的主要構(gòu)件，通過(guò)拉桿加固混凝土構(gòu)件，減小回縮混凝土裂縫，達(dá)到控制裂縫發(fā)展的效果。在具體施工中，首先要準(zhǔn)備好千斤頂、鋼筋束、張拉機(jī)械等工具設(shè)施，做好計(jì)算和設(shè)計(jì)。其次，制作和安裝預(yù)應(yīng)力拉桿，計(jì)算裂縫情況，完成施工方案審核和優(yōu)化，然后根據(jù)設(shè)計(jì)方案在相應(yīng)位置安裝預(yù)應(yīng)力拉桿，錨固固定[4]。最后用千斤頂?shù)仍O(shè)備張拉促使裂縫呈現(xiàn)閉合趨勢(shì)然后固定拉桿。通過(guò)這種方式可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，避免裂縫擴(kuò)大。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施[5-8]

3.1 材料控制

水泥水化熱是引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫的常見(jiàn)因素，為降低水化熱影響，可以選擇低水化熱的材料，從正規(guī)途徑采購(gòu)水泥。該工程選用普通硅酸鹽水泥，同時(shí)適量添加粉煤灰等外加劑，有效控制水泥用量。

嚴(yán)格檢驗(yàn)骨料物理、化學(xué)性能，確認(rèn)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后方可投入使用。在骨料應(yīng)用中，骨料最大粒徑控制在混凝土結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4 以內(nèi)，并且不超過(guò)鋼筋布設(shè)間距的3/4。該工程中細(xì)骨料選用的是中粗砂。

適量的外加劑不但可以預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫，還有助于混凝土整體性能的改善。粉煤灰是最為常見(jiàn)的外加劑，可以節(jié)約水泥，控制混凝土澆筑中水化熱，同時(shí)有助于提高混凝土材料和易性。此外，該工程添加木鈣減水劑0.25%可達(dá)到降低拌和用水的效果，進(jìn)一步減少了混凝土凝固階段產(chǎn)生的水化熱。

水泥、水、砂石等材料配比需要通過(guò)試驗(yàn)確定，不同結(jié)構(gòu)強(qiáng)度原材料配比存在一定差異。通常碎石顆粒粒徑為10～40 mm，其中10～30 mm 粒徑的碎石含量應(yīng)在65%以上。中砂細(xì)度模數(shù)在2.80～3.00 范圍內(nèi)。砂石中泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)1%。該工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件砼材料如表1 所示。

表1 不同部位所用混凝土等級(jí)

3.2 澆筑和振搗優(yōu)化

混凝土澆筑方法主要包括水平分層、斜向分段、持續(xù)推進(jìn)等方法。比如該工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用分層澆筑方法，按照不超過(guò)20 cm 的厚度控制每層澆筑厚度，第二層混凝土在第一層混凝土初凝前及時(shí)澆筑并且振搗，可有效消除兩層之間縫隙。澆筑過(guò)程中技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土坍落度、泵送管道密封性等細(xì)節(jié)的重視。

通過(guò)合理振搗可以提高混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)度。該工程采用三道振搗施工方式，按照坡腳、坡中間、坡頂3處同時(shí)振搗，振搗工作由專業(yè)人員操作，振搗過(guò)程中嚴(yán)禁觸碰預(yù)埋件、鋼筋、模板。在振搗過(guò)程中快速插入振搗棒，維持3～5 s 振搗后緩慢拔出。在完成振搗后刮平表面從而實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)平整度的提升。

3.3 養(yǎng)護(hù)

一方面，養(yǎng)護(hù)階段重點(diǎn)關(guān)注混凝土表面濕度，避免表面水分流失過(guò)快出現(xiàn)干縮裂縫，在混凝土澆筑振搗后養(yǎng)護(hù)人員立刻采取養(yǎng)護(hù)措施，在12 h 內(nèi)灑水養(yǎng)護(hù)，并且時(shí)刻關(guān)注天氣情況，在高溫炎熱的時(shí)間段適當(dāng)增加灑水頻率；另一方面，加大混凝土內(nèi)外溫度控制力度。該工程埋設(shè)混凝土溫度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，養(yǎng)護(hù)人員動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)外溫差情況，通過(guò)灑水降溫等方式將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)。

3.4 優(yōu)化管理

為避免工程出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，企業(yè)在施工前期根據(jù)工程實(shí)際需求以及質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)（ISO9002）要求構(gòu)建了項(xiàng)目指揮部結(jié)構(gòu)，并且編制了混凝土施工質(zhì)量控制表。該工程明確劃分各個(gè)崗位職責(zé)、權(quán)力、任務(wù)，最終各個(gè)部門高效落實(shí)自身任務(wù)，共同合作順利完成工程建設(shè)，達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量控制目標(biāo)。砼工程質(zhì)量程序控制如圖2 所示。

圖2 砼工程質(zhì)量程序控制表

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)裂縫是建筑工程施工中常見(jiàn)的問(wèn)題，本文以濱城基金大廈為研究對(duì)象分析了混凝土裂縫處理及預(yù)防方法，該工程經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制施工技術(shù)及各個(gè)部門的管控，取得了良好的效果。希望該工程的施工技術(shù)方法可以為其他項(xiàng)目提供一定的參考。