土木工程施工中的裂縫處理措施分析

李英杰

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西渭南 714000)

隨著社會的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，土木工程在人們的生產(chǎn)和生活中扮演著越來越重要的角色。土木工程的比例也逐漸增大，與人們的生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切。在土木工程中，鋼筋混凝土是非常常見且重要的材料。裂縫是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部的線性裂縫。裂縫類型主要包括伸長裂縫、橫向裂縫、環(huán)向裂縫和斜向裂縫等。裂縫的成因主要有3 種，即荷載引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫和材料本身的缺陷引起的裂縫。鋼筋混凝土中出現(xiàn)裂縫，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度降低，甚至可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的崩塌。因此，加強(qiáng)施工裂縫控制，可以有效地避免裂縫對結(jié)構(gòu)的影響[1-2]。

1 混凝土裂縫形成原理

混凝土是一種廣泛應(yīng)用的建筑材料，具有很好的耐久性和強(qiáng)度。然而，由于內(nèi)部和外部因素的作用，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題是非常普遍的。這些因素包括溫度變化、濕度、振動、荷載變化等。這些因素會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的收縮、膨脹或者變形，從而引起裂縫的產(chǎn)生。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的問題需要進(jìn)行深入研究和采取相應(yīng)措施。

首先，需要對混凝土的組成成分、結(jié)構(gòu)成型方式等方面進(jìn)行深入研究。這些因素對混凝土的強(qiáng)度和耐久性有很大的影響。通過了解混凝土的特性，可以采取相應(yīng)措施來預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

其次，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫程度過大時，需要進(jìn)行修補(bǔ)和加固。修補(bǔ)方法包括填充、覆蓋和加固等。填充方法常常使用混凝土、樹脂、聚合物等材料，填充裂縫并使其恢復(fù)原有的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。覆蓋方法則是在裂縫上覆蓋一層材料，使其不再暴露在外界環(huán)境中，從而減少裂縫的擴(kuò)展和加劇。加固方法則是在裂縫處加固，以增加混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題是建筑工程中非常重要的問題，應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)的組成成分、結(jié)構(gòu)成型方式等方面進(jìn)行深入研究，并采取相應(yīng)措施來預(yù)防和解決裂縫問題。只有如此，才能確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性[3]。

除此之外，粗骨料一般指直徑大于5 mm 的骨料，如礫石、碎石等；細(xì)骨料一般指直徑小于5 mm的骨料，如砂子、礦渣等；摻和料則是指添加到混凝土中的各種材料，如膨脹劑、緩凝劑等。液態(tài)物質(zhì)是由水、外加劑溶液、水泥漿體等組成。水是混凝土中最重要的成分之一，它能夠使水泥顆粒形成膠狀物，從而使混凝土具有一定的韌性和可塑性。外加劑則是指添加到混凝土中的各種化學(xué)物質(zhì)，如減水劑、增稠劑等，這些外加劑能夠改善混凝土的性能，使其具有更好的流動性和耐久性。其主要成分為水泥漿體中引入的水汽、引氣劑產(chǎn)生的微泡、水泥漿體中的毛細(xì)孔道和水汽等。這種氣體可以讓水泥變得更輕，同時還可以起到保溫的作用。由于不同物性的不同，造成了混凝土中產(chǎn)生了內(nèi)外裂縫。由于混凝土的各種成分之間存在著不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，使混凝土在干燥和水泥凝固過程中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。同時，混凝土表面也容易出現(xiàn)裂縫，這是由于混凝土表面受到外界溫度、濕度、重量等因素的影響，從而產(chǎn)生表面應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致表面裂縫[4-5]。

2 土木工程施工裂縫的類型

2.1 溫差裂縫

混凝土在施工過程中，由于環(huán)境溫度變化，會出現(xiàn)溫度變形，這也是造成溫差裂縫的主要原因之一。溫度變形會產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足時，就會出現(xiàn)裂縫。在施工過程中，裂縫頻率較高，尤其是溫差裂縫。溫差裂縫主要出現(xiàn)在施工結(jié)束時，這是因?yàn)槭┕そY(jié)束后，內(nèi)部混凝土的溫度高于表面溫度，形成了明顯的溫差。這種溫差導(dǎo)致表面溫度裂縫產(chǎn)生，而且會由于多種原因而加劇，如過早拆除保溫層，天氣突然變冷等。為了避免溫差裂縫的產(chǎn)生，需要在混凝土施工過程中注意控制溫度變化，盡量縮小溫度差異。同時，在施工結(jié)束后，要對混凝土進(jìn)行保溫，防止急劇降溫而加劇溫差裂縫的產(chǎn)生。此外，選擇適當(dāng)?shù)幕炷僚浞胶图尤脒m量的抗裂劑，也可以有效地減少溫差裂縫的產(chǎn)生。

2.2 收縮裂縫

混凝土建筑是現(xiàn)代建筑中常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高、耐久性好、施工方便等。然而，在實(shí)際使用中，混凝土建筑面臨著很多問題，其中之一就是裂縫的產(chǎn)生。在鋼筋水泥結(jié)構(gòu)工程中，裂縫是一種普遍存在的現(xiàn)象，而在這一現(xiàn)象中，直接裂縫所占比例很大，而收縮裂縫又是較為普遍的一種。本文對水泥基材料的收縮裂縫進(jìn)行了分析，并對其機(jī)理進(jìn)行了探討。膠凝裂縫是混凝土材料自主收縮的結(jié)果，是產(chǎn)生間接作用的主要原因。混凝土制作過程中，水泥與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的水化反應(yīng)熱會使混凝土體積發(fā)生變化，這就是收縮的原因。收縮的過程是由于混凝土中的水分向外釋放，導(dǎo)致混凝土體積縮小。由于混凝土收縮是一種自主性的過程，因此會產(chǎn)生一些膠凝裂縫。干燥裂縫是由于混凝土中出現(xiàn)微小孔道，隨著孔道張力加大，混凝土中的水分收縮所引發(fā)的。這種裂縫的產(chǎn)生與環(huán)境中的干燥氣候有關(guān)，通常在氣溫較高、濕度較低的環(huán)境中才會出現(xiàn)。此外，振搗后，水泥漿體多、骨料少，加快收縮速度，容易引發(fā)裂縫。因此，在混凝土的加工過程中，應(yīng)該盡量減少振搗次數(shù)，以避免裂縫的產(chǎn)生[6-8]。

2.3 承載裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在建筑中扮演著至關(guān)重要的角色，它們需要從墻、板、柱、梁等部位承受相應(yīng)的力，以保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性。例如：受彎構(gòu)件的裂縫一般沿著構(gòu)件的縱向延伸，且呈現(xiàn)出彎曲狀；而受拉構(gòu)件的裂縫則一般沿著構(gòu)件的橫向延伸，且呈現(xiàn)出拉伸狀。在受力形式的復(fù)合作用下，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件也會出現(xiàn)復(fù)合受力的情況，因此在設(shè)計和施工中需要充分考慮這些因素。柱、基礎(chǔ)等需要承受著垂直荷載，當(dāng)壓力達(dá)到或超過最大抗壓強(qiáng)度時，混凝土構(gòu)件遭到破壞，產(chǎn)生二次破壞。因此，在設(shè)計和施工過程中，應(yīng)該合理選用混凝土的材質(zhì)和強(qiáng)度等級，并嚴(yán)格控制荷載的大小和分布，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性和安全性。

3 土木工程施工裂縫的成因

3.1 環(huán)境原因

就土木工程的施工而言，在造成裂縫的成因方面，環(huán)境是較為主要的影響因素，其中包括了溫度、濕度等。例如：在施工期間，白天和晚上的溫度差異很大，而且濕度在一日內(nèi)會發(fā)生多次的改變，如果工作人員在此環(huán)節(jié)沒有做好相應(yīng)的工作，這些環(huán)境因素就會在不同程度上對建筑材料產(chǎn)生影響，甚至?xí)a(chǎn)生拉伸裂縫。另一方面，長時間的暴露也會增加產(chǎn)生裂縫的概率。

3.2 施工原因

在施工時，由于沒有做好相關(guān)的設(shè)計，造成了建筑的承載力不平衡，從而使壓力產(chǎn)生了差異，通常在此情況下所產(chǎn)生的裂紋會對整個工程的強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響。在工程建設(shè)中，若設(shè)計人員沒有對工程建設(shè)的方案和圖紙進(jìn)行專門的審查，就容易導(dǎo)致工程建設(shè)中出現(xiàn)了受力不均勻等問題，例如：模板支撐的剛性沒有達(dá)到工程要求，導(dǎo)致模架支座的塌陷和變形。也有可能是在施工時，因?yàn)槭┕すに嚨纫蛩?，造成了模板的多次位移，從而造成裂縫。在拆模時，未進(jìn)行有效的凝固與維護(hù)，即將其拆模，致使其過早地承擔(dān)了對應(yīng)的荷載；如果模板有滲漏，也會引起這種問題[9]。

4 工程概況

A 項(xiàng)目是一棟多功能綜合建筑，總建筑面積達(dá)到74 587 m2，總占地面積也達(dá)到了12 000 m2。該項(xiàng)目的主體采用框剪結(jié)構(gòu)，高度高達(dá)75 m，整體呈L 造型，平面最大面積為134.98 m×76 m。主體塔樓共有27 層，基礎(chǔ)選用2.3 m的筏形基礎(chǔ)，7層轉(zhuǎn)換層選用鋼筋混凝土梁，7層以上樓層高為3.3 m。此外，A項(xiàng)目還包括一個地下室1 層和裙樓7 層，層高在4.6～5.7 m 之間。土建總成本高達(dá)1.56 億元。A 項(xiàng)目的建造規(guī)模巨大，不僅涉及建筑面積的設(shè)計和施工，還涉及塔樓的高度、結(jié)構(gòu)的選用與地基的基礎(chǔ)設(shè)計。該項(xiàng)目的主體采用框剪結(jié)構(gòu)，這是一種廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)是剛性好、穩(wěn)定性強(qiáng)，適合高層建筑的抗震需求。而且，該項(xiàng)目的主體高度高達(dá)75 m，整體呈L 造型，平面面積也很大，需要精確地設(shè)計和施工。A 項(xiàng)目的塔樓共有27層，選用了2.3 m的筏形基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)適用于大型建筑物，能夠均勻分擔(dān)載荷，保證整個建筑的穩(wěn)定性。在塔樓的7 層轉(zhuǎn)換層，還選用了鋼筋混凝土梁，提高了建筑的承載能力。在7 層以上的樓層高度為3.3 m，這種高度可以滿足建筑的空間需求，也更符合現(xiàn)代建筑的審美標(biāo)準(zhǔn)。此外，A 項(xiàng)目還包括一個地下室1 層和裙樓7 層，層高在4.6～5.7 m 之間。這些部分的設(shè)計和施工同樣需要高度的專業(yè)知識和技能，以確保建筑的整體質(zhì)量和安全性。

當(dāng)前，A 工程主要面臨以下幾個問題：第一，大體積混凝土筏基在澆筑時出現(xiàn)的溫度裂縫，必須對其進(jìn)行抗裂分析，并提出行之有效的綜合技術(shù)方案。第二，對基坑外墻面出現(xiàn)的收縮裂縫進(jìn)行了研究，對基坑內(nèi)墻面的收縮裂縫進(jìn)行了研究，并對其成因進(jìn)行了分析，以便對以后的混凝土長墻施工有一定的參考價值。第三，針對主塔3、4層出現(xiàn)貫穿裂縫的情況，對其進(jìn)行了深度剖析，以便對4 層及以上相同面積的樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。

5 土木工程施工裂縫處理措施

5.1 合理選擇混凝土材料，科學(xué)配比

土木工程施工需要科學(xué)控制混凝土材料配比，這是確保工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況明確工程參數(shù)，包括混凝土用途、強(qiáng)度等級、耐久性要求等，以此為基礎(chǔ)控制水、水泥、粉煤灰等材料的用量。在配比時，可以以TYPEI、TYPEV等為參照物，具體見表1。

表1 混凝土施工材料配比 （單位：kg）

按照工程實(shí)際、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行調(diào)配，確?；炷恋钠焚|(zhì)符合要求。除了控制材料用量外，加強(qiáng)材料質(zhì)量控制也是關(guān)鍵。例如：控制水泥強(qiáng)度、粗骨料中的針片狀石粒比例等都可以通過實(shí)驗(yàn)室檢測來保證材料質(zhì)量符合要求，從而保證混凝土的品質(zhì)。在高溫環(huán)境下，混凝土的骨料溫度也需要得到控制。因?yàn)楦邷貢?dǎo)致混凝土的凝固時間加快，從而影響混凝土的品質(zhì)。此時，可以通過灑水調(diào)控骨料溫度，確?；炷恋哪虝r間符合要求?？茖W(xué)控制混凝土材料配比和加強(qiáng)材料質(zhì)量控制是確保土木工程施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時，在一些特定的情況下，還需要注意混凝土的骨料溫度控制。只有在嚴(yán)格執(zhí)行這些措施的前提下，才能保證土木工程施工質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠。

5.2 灌漿法

裂縫在建筑中是一種常見的問題，它不僅影響建筑的外觀美觀，還可能對建筑的結(jié)構(gòu)造成影響。因此，及時采取措施處理裂縫是非常重要的。灌漿法是一種常見的裂縫處理方法，它主要適用于厚混凝土墻上的大型裂縫。灌漿法處理裂縫的主要方法是通過灌漿，將漿料灌入裂縫中，填充裂縫，增加墻體的強(qiáng)度。在灌漿之前，需要對裂縫進(jìn)行清潔和處理，以便漿料能夠充分填充裂縫。灌漿之后，還需要注意通漿時間和表面養(yǎng)護(hù)，以確保漿料充分干燥，增強(qiáng)墻體的強(qiáng)度。除了灌漿法外，還有一種叫作聚合物灌注法的裂縫處理方法。與灌漿法相比，聚合物灌注法更加適用于潮濕環(huán)境中的裂縫處理。聚合物灌注法通過將聚合物灌注到裂縫中，形成一個強(qiáng)度高的固定物，從而增強(qiáng)墻體的強(qiáng)度[10]。

5.3 電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防護(hù)法是一種先進(jìn)的裂縫處理技術(shù)，它利用電場施加電化學(xué)反應(yīng)來改變混凝土或鋼混凝土的環(huán)境，從而鈍化鋼筋。這種方法可以有效地控制鋼筋的腐蝕，延長鋼筋的使用壽命，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力和耐久性。電化學(xué)防護(hù)法主要包括陰極防護(hù)法和氯鹽提取法等。陰極防護(hù)法是將鋼筋作為陰極，施加電流以使鋼筋表面形成一層保護(hù)性的氧化膜，從而防止鋼筋繼續(xù)腐蝕。氯鹽提取法則是通過電場作用來將混凝土中的鹽離子提取出來，從而減少混凝土中的氯離子含量，防止鋼筋繼續(xù)腐蝕。

6 結(jié)語

土木工程施工裂縫是一種常見的問題，不僅會降低工程質(zhì)量，還會產(chǎn)生安全風(fēng)險。因此，要建立健全的裂縫處理機(jī)制，及時發(fā)現(xiàn)、處理裂縫，避免裂縫擴(kuò)大，防止發(fā)生安全事故。預(yù)防裂縫的產(chǎn)生是土木工程建設(shè)中非常重要的問題，需要采取一系列措施加以解決。只有這樣，才能確保土木工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性，保障人民群眾的生命安全和財產(chǎn)安全。