建筑施工中混凝土裂縫控制技術的探討

摘要: 在建筑施工過程當中，如果混凝土構件出現了裂縫，就會影響建筑物結構的整體抵抗能力，即使出現的裂縫不會使混凝土構建的破壞或建筑物的倒塌，那也會影響到建筑物的外觀，如果裂縫達到一定的限度時，也會導致鋼筋的銹蝕，本文介紹了在建筑施工過程中，混凝土裂縫控制技術的幾種方法，以及裂縫的處理措施，對于學習建筑施工方面知識有一定的參考。

關鍵詞:混凝土結構裂縫的認識，常見的裂縫分類，裂縫的控制措施

一、混凝土結構裂縫的認識

目前，在大多數土木工程建筑中都以混凝土結構站主導地位，由于外界因素的抨擊，混凝土結構不可避免會出現裂縫，而裂縫就是混凝土結構物承載能力、耐久性以及防水性降低的主要因素。

混凝土是由一種非均質的脆性材料制作而成的，抗拉能力很差，風干過后成型的混凝土構建中由于施工變形等原因會存在著許多微小的細孔和小裂縫，細小的裂縫通常是無害的，但是，日積月累，溫差的變化，再加上承載力的增大，這些細小的裂縫就慢慢發展成為宏觀裂縫，宏觀的裂縫的存在和發展會使鋼筋銹蝕，降低構件的承載力和耐久性，從而影響到建筑物的壽命。

二、常見的裂縫分類

近些年來，我國交通事業迅猛發展，各地也興建起了大量的混凝土橋梁，在橋梁的建造和使用當中，有關因出現裂縫而導致工程質量問題甚至橋梁垮塌的報道到處可見，混凝土開裂已成為“常發病”和“多發病”，經常困擾著橋梁工程技術人員。如果采取一定的措施，就會克制不必要的裂縫發生，盡量避免工程中出現危害較大的裂縫，實際上，混凝土裂縫的成因復雜繁多，甚至多種因素相互影響，但每一個裂縫都有產生一種或幾種的原因，混凝土橋梁裂縫的種類可分為以下幾種:

1、荷載引起的裂縫

在常規的靜、動荷載下，以及次應力下產生的裂縫，稱為混凝土橋梁荷載裂縫，也可分為直接應力裂縫和次應力裂縫兩種。裂縫產生的原因有:

(1)計算好階段，結構計算的時候不計算或部分漏算;計算模型不合理;結構受力假設與實際不符合;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全系數不夠。鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;構造處理不當;設計圖紙描述的不夠清楚。

(2)施工階段，不加限制的隨意擺放施工機具、材料;不了解結構的受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝;不按設計好的圖紙進行施工，中途擅自修改施工順序，改變結構的受力模式;不對結構做機器震動下的疲勞強度驗算等。

(3)在使用階段，通過重型車輛的路過、船舶的接觸和撞擊;發生大風、大雪、地震、爆炸災害的時候，也容易裂縫。

次應力裂縫是指由于重荷引起的此生應力產生的裂縫。原因有以下幾種:

(1)在設計外荷載作用下，由于結構物超出了同常規計算有出入或計算不考慮，從而引起某些部位次應力的結構開裂。

(2)結構橋梁結構中經常需要開鑿、開洞、設置牛腿等，通常很難用精確的圖示進行模擬計算，一般根據設置受力鋼筋。實驗證明，受力構件挖空后，力流將產生繞行的狀態，然后在孔洞附近集合，產生巨大的應力集中。在長跨預應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，然而在錨固定。斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理的不夠妥當，在這些結構的轉角處或構件形狀變化時、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

實際工程中，次應力裂縫是產生重荷裂縫的最常見表現，次應力裂縫多屬于張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由于重荷一起的，僅僅是通過常規不計算來完善施工，但隨著社會的進步，現在次應力裂縫可以做到合理的驗算，然而，在設計方面，應多避免結構的突變，當不能即使解決問題的時候，應做好局部的處理。

2、溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境與內部環境發生變化時，混凝土也將會發生變形，當變形受到控制的時候，將會在結構內產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即將產生溫度裂縫，在一些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到或超出活載應力，溫度裂縫與其它裂縫相比較，最大的區別就是，溫度裂縫隨溫度的變化而擴張或合攏，其中引起溫度變化的原因有:

(1)年溫差:一年春夏秋冬四季變化無常，相對而言，變化比較緩慢，年溫差對橋梁結構的影響主要是橋位的縱向位移，一般可通過橋面的伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，當結構的位移受到限制時，就會引起溫度裂縫，一般情況下，我國通常以一月和七月的平均溫度來作為變化幅度。考慮到混凝土的特性，年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。

(2)日照:橋墩側面由于受到太陽的暴曬后，明顯溫度高于其它部位，由于受到自身約束的作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。

(3)驟然降溫:受冷空氣的侵襲、大暴雨的襲擊和日落等原因，會導致外面結構溫度突然下降，而內部的溫度變化相對比較緩慢，所以形成了溫度差。

(4)蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫。

3、地基變形引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生更多的應力，超出了混凝土的抗拉能力，導致裂縫，基礎不均勻的原因有:

a勘察地質的時候不夠精確;

b地基地質差異太大;

c結構的重荷差異太大;

d分期建造的基礎;

e地基凍脹;

f橋梁基礎處于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質，會造成不均勻的沉降;

g橋梁竣工后，原有的地基條件的變化;

4、施工材料質量引起的裂縫

混凝土當中的材料有水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑，然而配置混凝土所采用的材料質量不合格，也會導致結構出現裂縫。水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，都會使混凝土裂縫，還有常見的砂石粒徑太小、級配不良、空隙太大，將會導致水泥和水用量加大，從而影響混凝土的結實度，使混凝土的收縮力加大，如果使用規范之外的超細砂，后果會更嚴重。

5、施工工藝質量引起的裂縫

若施工質量低劣，工藝不合理，容易產生多方面的裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現裂縫，裂縫產生的寬度與原因有關，常見的有:

(1)混凝土的保護層過厚，亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，使構件的的高度減小，形成垂直方向的裂縫。

(2)混凝土振搗不均勻，出現麻面或空洞，慢慢蔓延，導致裂縫的出現。

(3)混凝土流動性較低，澆筑過快，硬化前混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，所以，在數小時后容易產生裂縫。

(4)如果混凝土攪拌時間和運輸時間過長，就會使混凝土中的水分蒸發流失，使之出現裂縫。

(5)混凝土初期養護時也非常干燥，使之表面出現不規則的裂縫。

(6)混凝土分層澆筑時，可能有些地方沒有處理好，就會導致裂縫的出現，

(7)混凝土早期受凍或局部脫落等，也會出現裂縫。

(8)如果在施工中，施工質量較差，也會直接影響到橋梁的質量，所以，也是裂縫產生的原因之一。

三、裂縫在實際施工中的的控制措施

青島海灣大橋設計基準期100年，質量要求高，作為大橋基礎的承臺工程，其施工質量將直接影響大橋的使用壽命，承臺混凝土采用海工耐久性混凝土，且為大體積混凝土，承臺裂縫控制是技術質量工作的大課題，針對裂縫形成各種原因，本工程通過優化海工耐久混凝土配合比，采取適當的工藝措施，消除和控制承臺裂縫，有效地控制了承臺混凝土套箱裂縫的產生與發展。我們主要從以下幾個方面采取綜合技術措施，取得了良好的效果。

1.混凝土配合比的設計與優化做到科學設計，提高抗裂性，全面考慮結構的受力模式及施工中出現的可能性，選用可靠的，安全系數高的材料。本工程采用海工耐久混凝土，承臺處于水位變動區，混凝土設計強度等級C40，氯離子擴散系數≤2.5×10-12㎡/s，混凝土中要求摻加阻銹劑;墩身處于浪濺區，混凝土強度等級C40，氯離子擴散系數≤1.5×10-12㎡/s。并且通過對不同原材料、不同配合比進行比對，選擇水化熱引起的溫度峰值較小的配合比，進而控制套箱裂縫的開展。并決定在保證滿足混凝土強度、氯離子擴散系數要求的前提下，在原膠凝材料中摻入粉煤灰，同時適當減少膠凝材料中水泥用量，以達到有效減少混凝土水化熱的目的。土水化熱的目的。

通過反復試驗，將膠凝材料用量由原來的435kg調整到405kg，實際大量使用的優化后的混凝土配合比見表。

在實際施工中，還根據不同季節的特點對配合比進行適當的調整。混凝土配合比的優化，粉煤灰的摻入和膠凝材料用量的降低，對于大體積混凝土裂縫的控制起到了重要的作用。

2. 加強養護。考慮到海工耐久性混凝土膠凝材料摻入大量的礦粉、粉煤灰后，水化時間較長，又采用了減水率高達25%～30%的高效減水劑，混凝土本身水灰比較小，為了滿足混凝土二次水化的要求，必須加強混凝土的養護，加強混凝土開始養護時間的控制。通過絕熱升溫實驗得知，混凝土澆注24小時左右，混凝土溫度達到峰值，在此時期內混凝土溫度上升較快，混凝土初凝后對底層混凝土進行蓄水養護，頂層混凝土采用土工布覆蓋，蓄水進行養護，養護時間不少于14天。

3. 循環水降溫。為降低混凝土內部因水化熱引起內部溫度升高，降低混凝土內外溫差，采取了冷卻循環水降溫措施。承臺混凝土是分兩層澆筑的，第一層混凝土厚1.3m埋設一層循環水管，第二層混凝土厚度1.7m埋設兩層循環水管，循環水管間距90cm，層距75cm，循環水管采用Φ33.5mm薄壁鋼管。混凝土終凝前即開始進行通水降溫，循環水降溫時間不少于7天，循環水每隔12小時調整一次通水方向，便于混凝土內部水化熱均勻散發。

為提高冷卻水循環降溫的效果，將循環水管直徑由33.5mm改為48mm，同時對循環水管的布置方式進行調整，使上層水管至混凝土表面的距離調整為50cm，水管間距由90cm向中心逐漸調整為60cm布置，以增加混凝土中心區域循環水管布置的密度，進而加強混凝土內部溫度的散發。

4. 混凝土冷水拌和。在“永和”號混凝土拌和船上安裝了冷水機組，冷水機組可以將拌和用水溫度降低20℃，船艙內的拌和用水通過冷水機組降溫后儲存到水罐內，混凝土拌和采用冷水拌和，降低混凝土的出機溫度和入模溫度，在施工過程中對混凝土的入模溫度進行測定，使入模溫度控制在28℃以下。

5.承臺結構混凝土分兩次進行澆注。承臺結構直徑12m，高3m，采用混凝土套箱工藝施工的承臺，結構混凝土分兩次進行澆注，第一次澆注1.3m，第二次澆注1.7m，從而減少了混凝土一次澆注的體積，有利于混凝土水化熱溫度梯度和峰值的降低。

6.保證混凝土的澆筑質量。混凝土澆注分層下灰，盡量減小分層厚度，適當延長混凝土的澆注時間，合理控制混凝土布料位置，由四周逐漸向中間下灰，混凝土分層振搗密實，保證混凝土的澆筑質量。

通過一系列防治和控制裂縫的技術措施，隨著施工工藝的不斷改進和完善，承臺混凝土的質量得到了保證，效果十分理想。采用鋼套箱工藝施工的37個承臺結構混凝土一次澆注成型，一次澆注量達380m3，均無裂縫產生。

四、結語

根據目前看來，混凝土裂縫控制方面還需要進一步的探索和提高，隨著建筑事業的不斷進步，新型的建筑材料也不斷的流向市場，對于裂縫的控制與解決方法將會有更大的拓展空間。

參考文獻

[1]徐國明.混凝土結構綁扎箍筋長度[J].建筑結構，2005，(10).

[2]王東海.水工混凝土建筑物裂縫產生原因與處理方法[J].山西建筑，2007，(16).

[3]夏俊海.潮濕環境現澆混凝土裂縫的處理措施[J].建筑工人，2005，(6)