建筑工程施工中混凝土裂縫的成因與治理探析

摘要：混凝土裂縫是建筑工程施工中常見的質(zhì)量問題，此問題的誘發(fā)原因較多，且處置方法較為多元。為此，首先闡述了建筑工程施工常見混凝土裂縫的類型，并從內(nèi)部與外部兩個(gè)方面探討了混凝土裂縫形成的原因，而后針對(duì)性提出了適用于建筑工程混凝土裂縫的治理措施，給出了多種裂縫治理方法，旨在為建筑工程中混凝土裂縫的科學(xué)治理提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程混凝土開裂裂縫成因裂縫治理

AnalysisoftheCausesandTreatmentofConcreteCrackinConstructionEngineering

DONGChengtian

GansuQianfengConstructionEngineeringCo.Ltd.，Dingxi，GansuProvince，743000China

Abstract：Concretecrackisacommonqualityprobleminconstructionprojects，whichcanbecausedbyvariousfactorsandcanbeaddressedthroughavarietyofmethods.Therefore，thearticlefirstelaboratesonthetypesofcommonconcretecrackinconstructionengineering，andexploresthecausesofconcretecrackfrombothinternalandexternalaspects.Subsequently，targetedmeasuresfortreatingconcretecrackinconstructionengineeringareproposed，andvariouscracktreatmentmethodsareprovided，aimingtoprovidereferenceforthescientifictreatmentofconcretecrackinconstructionengineering.

KeyWords：Constructionengineering;Concretecrack;Crackcause;Cracktreatment

在建筑工程施工中，混凝土開裂會(huì)造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、強(qiáng)度下降，從而對(duì)建筑物的安全應(yīng)用帶來較大影響。水分、有害物質(zhì)會(huì)通過裂縫滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，引發(fā)鋼筋腐蝕或結(jié)構(gòu)侵蝕問題，大大減少建筑物的使用期限。同時(shí)，混凝土裂縫會(huì)影響建筑物的整體性和美觀性。為此，需要遵循科學(xué)性的原則，有效治理裂縫，以此提高建筑工程的安全性及耐久性，充分展現(xiàn)出建筑工程的應(yīng)用價(jià)值。

1建筑工程施工中常見的混凝土裂縫類型

1.1溫度裂縫

溫度裂縫在建筑工程中最為常見，如果施工時(shí)環(huán)境溫度變化較大，或受到季節(jié)性溫差變化影響，可能會(huì)因混凝土材料中水分蒸發(fā)速度過快而造成溫度裂縫[1]。此種裂縫通常發(fā)生在散熱性不佳的大體積混凝土工程中，澆筑后水泥會(huì)產(chǎn)生水化反應(yīng)，所生成的熱量會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度快速升高，而混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部溫度不一致，便可能由于內(nèi)脹、外縮而形成一定的拉應(yīng)力，若此力比混凝土的抗拉強(qiáng)度更大，則會(huì)導(dǎo)致混凝土表面形成裂縫，此種裂縫主要出現(xiàn)于混凝土中期及后期。

1.2干縮裂縫

混凝土澆筑完成后，須立即實(shí)施覆蓋、灑水等養(yǎng)護(hù)措施，如果在建筑工程施工中沒在對(duì)澆筑完成后的混凝土及時(shí)實(shí)施有效的養(yǎng)護(hù)，可能會(huì)由于混凝土結(jié)構(gòu)件在空氣中暴露時(shí)間過長，導(dǎo)致水分蒸發(fā)速度過快，這會(huì)加快混凝土的硬化速度，使之內(nèi)部因缺水而形成大幅度收縮現(xiàn)象，如果體積收縮較為嚴(yán)重，便可能產(chǎn)生裂縫。此種情況下產(chǎn)生的裂縫多是中部寬而兩端窄，且裂縫長度不一，且裂縫之間的連貫性較差。

1.3沉陷裂縫

沉陷裂縫是非結(jié)構(gòu)性混凝土裂縫，主要出現(xiàn)在板墻等具備較高表面系數(shù)的混凝土結(jié)構(gòu)之中。此種裂縫一般較深且具有貫穿性，沉陷情況不同時(shí)，裂縫走向并不一致，通常情況下裂縫會(huì)與地面呈90°直角或存在30°～45°的夾角，而一些較大的沉陷裂縫，還可能存在錯(cuò)位現(xiàn)象，且沉降量越大，裂縫越寬。但溫度變化對(duì)沉陷裂縫的影響不大，并且此種裂縫會(huì)在地基變形完成之后逐漸穩(wěn)定[2]。

2建筑工程混凝土裂縫的形成原因

2.1內(nèi)部原因

在混凝土裂縫形成過程中，內(nèi)部原因所產(chǎn)生的作用較大。首先，混凝土澆筑后凝固硬化的過程中，水化反應(yīng)、水發(fā)蒸發(fā)等因素會(huì)引發(fā)混凝土形成收縮，所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力便是導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的主要原因。其次，溫度變化的過程中，混凝土出現(xiàn)了熱脹冷縮現(xiàn)象，會(huì)由于溫差過大而形成較大的內(nèi)部應(yīng)力，從而誘發(fā)溫度裂縫。此外，混凝土配制過程中，若配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)、水灰比選用不適合、骨料的規(guī)格級(jí)配與設(shè)計(jì)不符，均會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，削弱混凝土的穩(wěn)定性，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在這些內(nèi)部因素影響下，混凝土內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力分布均衡性不佳的現(xiàn)象，若應(yīng)力過大，超出混凝土抗拉強(qiáng)度極限，便會(huì)引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開裂。因而，混凝土收縮、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝控制是混凝土裂縫預(yù)防的關(guān)鍵。

2.2外部原因

除混凝土內(nèi)部變化引發(fā)的應(yīng)力分布失衡外，地基沉降、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及地層變形等外部因素，也會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)應(yīng)力分布不均衡問題，這也是混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因。建設(shè)于地震帶附近的建筑工程，在發(fā)生地震時(shí)，地震波動(dòng)會(huì)作用于建筑物上，而地震力如果高于混凝土的抗拉強(qiáng)度最大值，便會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。除此之外，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)干擾、極端天氣帶來的荷載作用，均會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到更大的外部應(yīng)力，若這一應(yīng)力過大，超過混凝土的抗拉能力，也會(huì)導(dǎo)致裂縫形成。在這些外部因素影響下，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到一定的力學(xué)作用或物理作用，會(huì)由于應(yīng)力分布失衡而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂問題[3]。為此，建筑工程建設(shè)時(shí)，要全面分析地質(zhì)環(huán)境，考慮地震力、外部荷載的影響，有效防范由于這些原因?qū)е碌幕炷灵_裂。

3建筑工程混凝土裂縫治理的有效措施

3.1填充劑注入治理

治理建筑工程混凝土裂縫時(shí)，采用填充劑填補(bǔ)裂縫的方法較為常用，可選用特制的填充材料，灌注到裂縫之中，使裂縫結(jié)構(gòu)得到修復(fù)與加固，并避免裂縫繼續(xù)拓展，防止混凝土結(jié)構(gòu)遭到更為嚴(yán)重的破壞。第一，要清理裂縫中的殘土、碎屑，保障注入填充劑后其能與裂縫表面有效結(jié)合。第二，結(jié)合裂縫尺寸及類型，合理選用填充劑。一般可使用環(huán)氧樹脂作為裂縫填充劑，還可采用聚氨酯等材料，但要確保所選用的填充劑自身流動(dòng)性較佳且具備良好的黏結(jié)性能，以確保裂縫能被有效填充。第三，利用注射器、電動(dòng)泵浦設(shè)備將填充劑注入裂縫之中。填注時(shí)，應(yīng)以裂縫一側(cè)為起點(diǎn)，逐步向另一側(cè)填注，要注意填注過程的均勻性、充實(shí)性。第四，填充劑注入完成后，要立即平整處理填注區(qū)，使其表面與附近混凝土結(jié)構(gòu)保持在同一水平面。第五，填注好填充劑后，以填充劑使用要求為依據(jù)展開一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，使填充劑可有效凝固。采用注入填充劑的方式治理裂縫，能提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能，但較大的結(jié)構(gòu)裂縫或裂縫成因明確時(shí)，須根據(jù)專業(yè)人員的裂縫性質(zhì)評(píng)估結(jié)果制訂可行性的治理方案。

3.2植筋加固治理

對(duì)于出現(xiàn)裂縫的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)，若要提高結(jié)構(gòu)承載力、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗裂性，則需要采用植筋加固方式進(jìn)行治理。一是全面清理裂縫，將掉入其中的混凝土碎渣、附著的油漬與塵土全部清除，確保植入鋼筋可與混凝土結(jié)構(gòu)充分結(jié)合。植筋之前，應(yīng)先預(yù)處理裂縫，設(shè)置槽口，或?qū)⒅幚沓蒝形以確保鋼筋可有效植入[4]。二是結(jié)合裂縫種類，根據(jù)其結(jié)構(gòu)情況與寬度大小，合理篩選植筋材料，既可以選用鋼筋作為植筋材料，也可植入碳纖維片，但要確保所選的植筋材料自身強(qiáng)度較高。在預(yù)處理完成的裂縫之中嵌入植筋材料時(shí)，要使鋼筋或碳纖維片的兩端與混凝土結(jié)構(gòu)緊密銜接，可先在混凝土中預(yù)埋螺紋筒，然后插入鋼筋，也可以直接將鋼筋埋入混凝土中。而插入碳纖維片時(shí)，則要在插入后利用特制黏合劑進(jìn)行黏結(jié)加固。三是植筋加固后要對(duì)施工區(qū)域?qū)嵤┮欢螘r(shí)間的養(yǎng)護(hù)，以使鋼筋或碳纖維片能與混凝土充分黏結(jié)。如果植筋處表面不夠平整，應(yīng)于植筋后立即進(jìn)行處理，使之與周邊混凝土結(jié)構(gòu)保持平齊。植筋加固治理裂縫法利于強(qiáng)化開裂混凝土的結(jié)構(gòu)性，并能有效抑制混凝土繼續(xù)開裂，可降低裂縫擴(kuò)大對(duì)建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生的危害。

3.3膠黏劑修補(bǔ)治理

膠黏劑是一種具有修復(fù)功能的膠體材料，利用此種材料修補(bǔ)混凝土裂縫，能夠填充裂縫，修復(fù)裂縫表面，使之結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加，并改善外觀效果。應(yīng)用此種裂縫治理方法時(shí)，工作人員也要先做好裂縫處的清理，將所有雜質(zhì)全部去除，保持裂縫表面清潔，以確保膠黏劑填入后可以有效黏結(jié)。然后，需要明確具體的處理要求，再根據(jù)建筑工程混凝土裂縫的實(shí)際情況，選擇適合的膠黏劑進(jìn)行修補(bǔ)處理，一般應(yīng)選用聚合物修復(fù)膠，也可以應(yīng)用硬化樹脂作為黏合膠體。要求所選用的膠黏劑流動(dòng)性佳、耐久性強(qiáng)，并且具有較高的黏結(jié)性。選好膠黏劑后，應(yīng)在填充刀、注射器等工具輔助下向裂縫中填注膠體，要求整個(gè)裂縫之中要填滿膠，且將縫口處抹平。填充膠結(jié)劑時(shí)，要細(xì)致處理每一個(gè)裂縫，使裂縫與混凝土表面高度相同。膠黏劑填好后，也要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施養(yǎng)護(hù)，待膠結(jié)劑完全硬化之后方可停止。要注意，所應(yīng)用的膠黏劑類型不同，養(yǎng)護(hù)時(shí)間也要有所調(diào)整。采用膠黏劑修補(bǔ)混凝土裂縫，可以有效黏結(jié)裂縫，能使混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加，并且處理后混凝土結(jié)構(gòu)表面無法看到裂縫，外表更加美觀。

3.4外部加固治理裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫之后，除了內(nèi)部植筋方法加固結(jié)構(gòu)，能夠防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)大外，還可以通過外部包鋼、粘貼鋼材、預(yù)應(yīng)力加固等方式加固處理結(jié)構(gòu)。外包鋼加固法主要用于治理框架梁柱、牛腿等大型結(jié)構(gòu)裂縫，是利用型鋼緊構(gòu)件角，抑制裂縫增大并增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的方法。外包鋼加固可以采用干式加固、濕式加固兩種方式。而黏鋼加固法則是利用特殊制作的建筑結(jié)構(gòu)膠，將玻璃鋼、鋼板等材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的外側(cè)，進(jìn)而對(duì)裂縫的繼續(xù)惡化進(jìn)行控制，以此增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)承載力的有效方法。在一般性受彎、受拉構(gòu)件上形成的裂縫治理中較為常用，要求所用的黏鋼膠具有良好強(qiáng)度值與黏結(jié)性，并且還要具備極強(qiáng)的抗老化能力。除此之外，還可以應(yīng)用預(yù)應(yīng)力加固法，此種裂縫治理法主要用于嚴(yán)重混凝土裂縫結(jié)構(gòu)的修復(fù)過程，有外部施加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿、設(shè)置鋼撐桿兩種開裂結(jié)構(gòu)加固形式。此方法主要是運(yùn)用預(yù)應(yīng)力方式使拉桿或撐桿受力，進(jìn)而優(yōu)化原結(jié)構(gòu)的受力分布情況，使之內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平下降，從而消除結(jié)構(gòu)中應(yīng)力應(yīng)變滯后的情況，對(duì)開裂混凝土結(jié)構(gòu)的承載性能、抗裂性能均具有提升作用，且治理方式簡單高效、經(jīng)濟(jì)可靠。

3.5其他裂縫治理措施

建筑工程施工中混凝土裂縫的治理措施，除了上述幾種外，還可以選擇其他多種方法。一是層壓修復(fù)治理裂縫法，此種裂縫治理法是指利用玻璃纖維布或碳纖維等特殊材料，將之一層層粘貼于出現(xiàn)裂縫而結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性不高的混凝土結(jié)構(gòu)件上，各層之間利用修復(fù)膠進(jìn)行粘貼，通過多層結(jié)構(gòu)的粘貼加固，使裂縫修復(fù)后的混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，進(jìn)而使之結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅提升。二是柔性密封法，此方法是一種將活動(dòng)裂縫轉(zhuǎn)化成為運(yùn)動(dòng)節(jié)縫的裂縫治理方法，主要用于混凝土頂板裂縫的治理過程，即先在裂縫處開設(shè)凹槽，然后再將柔性材料填入其中，并于節(jié)縫底部設(shè)置隔離層[5]。三是鉆孔嵌塞法，此方法在具有較高密封防水要求的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理過程中較為常見，不再利用砂漿填筑裂縫，而是采用柔性瀝青作為填充材料。如果灌注栓塞較為重要，則需要利用環(huán)氧樹脂灌注裂縫。四是真空滲入法，主要應(yīng)用于封閉多、無規(guī)則的混凝土表面裂縫治理過程，需要先密封裂縫表面，再將裂縫內(nèi)部抽成真空，將其中空氣排出后，再于大氣壓力作用下向裂縫表面灌注純環(huán)氧樹脂漿料。

4結(jié)語

混凝土裂縫具有溫度裂縫、干縮裂縫以及沉降裂縫多種形式，這些裂縫的成因并不一致，具體可以劃分為內(nèi)部、外部兩方面因素，需要從優(yōu)化結(jié)構(gòu)及配合比設(shè)計(jì)、加強(qiáng)施工工藝控制，全面開展地質(zhì)調(diào)查等多個(gè)方面預(yù)防混凝土裂縫生成。治理混凝土裂縫時(shí)，可以采用注入填充劑、灌注膠黏劑、內(nèi)部植筋、外部黏結(jié)加固等處理方式，還可以采用層壓修復(fù)、柔性密封、鉆孔嵌塞、真空滲入等其他方法，要結(jié)合裂縫情況科學(xué)選用治理方法，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)承載力及抗裂性，保障建筑工程的質(zhì)量安全。

參考文獻(xiàn)

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[5]王天驕.大體積混凝土溫度裂縫控制的研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2019.