淺談建筑工程施工中混凝土裂縫的成因與治理

耿 濤

周口市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站（466000）

1 裂縫產(chǎn)生原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件往往是帶裂縫工作的。裂縫發(fā)展會使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力、耐久性和抗?jié)B能力降低，同時會使建筑物的外觀變差，建筑物的使用壽命降低，甚至嚴(yán)重時會威脅到人們生命和財產(chǎn)的安全。從多方面統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，很多工程混凝土的質(zhì)量事故都是由于混凝土裂縫的發(fā)展所致。我們必須要采取有效控制的措施，將其混凝土裂縫的發(fā)展造成的危害程度嚴(yán)格控制在規(guī)范范圍之內(nèi)，保證建筑物對人們生命和財產(chǎn)的安全。

2 混凝土裂縫的成因分析

從實踐來看，引發(fā)建筑工程施工混凝土裂縫的原因很多，總結(jié)之，主要表現(xiàn)在以下幾個方面∶

1）材料問題

最常見的材料問題就是水泥和粗細骨料因過期或品種選擇不當(dāng)、配合比例不符合要求而引起的裂縫。此外，骨料與水泥中還可能含有的一些有害物質(zhì)，或外加劑選用不當(dāng)、酸堿物質(zhì)相互反應(yīng)以及鋼筋結(jié)構(gòu)的性能限制等，這些都可能引發(fā)混凝土裂縫。

2）設(shè)計問題

由于建筑工程施工設(shè)計上存在著問題，比如地質(zhì)報告有誤、鉆探勘測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、施工圖紙設(shè)計方法有問題等，這些都會引發(fā)混凝土施工裂縫。比如居民樓客廳樓板出現(xiàn)垂直裂縫，原以為是因溫度原因造成的收縮性裂縫，經(jīng)詳查，實際上是因地下車庫一道墻的主體下沉而產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫。

3）混凝土材料的配制問題

從實踐來看，混凝土施工裂縫在很大程度上是因配置上的混合比例控制不當(dāng)引起的，標(biāo)準(zhǔn)水灰配比是0.24～0.38，最低限度也要保持在0.6以下。如果使用同樣的水泥，水灰比例就直接決定著混凝土強度等級，水泥攪拌過程中，所需水量僅是水泥總重量的1/4。但為保證其流動性與混凝土澆灌的質(zhì)量，水灰的比例也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)的提高一些，因水泥水化熱后會產(chǎn)生過多的水分從而殘留在混凝土材料中形成水泡,因此大大降低了混凝土的抗荷載能力。從力學(xué)的角度分析，混凝土材料中的水泡及氣孔在荷載的作用下，會因過度集中而產(chǎn)生裂縫。

4）環(huán)境問題

混凝土材料一般都具有熱脹冷縮的特點，當(dāng)施工環(huán)境、溫度發(fā)生變化時，混凝土結(jié)構(gòu)就會隨之產(chǎn)生溫度變形，建筑結(jié)構(gòu)將會在溫度變形下產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力。當(dāng)該種應(yīng)力超過了混凝土本身的抗裂強度時，裂縫就會產(chǎn)生。一般而言，裂縫寬度總是隨溫度的變化而有所改變，而且可以通過肉眼直接觀察到。鋼筋結(jié)構(gòu)在受到了腐蝕、火災(zāi)等侵害時其表面就會被侵蝕，因這種物理和化學(xué)作用而造成的影響也是不可忽視的。

5）施工操作不當(dāng)引起的裂縫

混凝土過早拆模，或者混凝土未達到終凝時間承受荷載等都可直接造成混凝土裂縫；在施工中板的上層鋼筋一般較細，在交叉作業(yè)中，施工人員不采取措施對上層鋼筋踩踏，使鋼筋彎曲變形、下沉，保護層過大，導(dǎo)致板面裂縫；在施工中混凝土水灰比過大，多余的水形成水泡或蒸發(fā)后形成氣孔，減少混凝土實際有效斷面，在荷載作用下，使空隙周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致板面裂縫；混凝土砂石含泥量超標(biāo)或級配差，會使混凝土產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫或側(cè)面裂縫，混凝土組成材料質(zhì)量不合格，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。

6）荷載作用引起的裂縫

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu),在使用荷載的作用下，截面的混凝土拉應(yīng)變是大于混凝土極限拉伸值，作用于截面上的彎矩、剪力、軸向拉力及扭矩等荷載效應(yīng)會引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，這種情況下結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作，是設(shè)計允許的；由于基礎(chǔ)不均勻沉降，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫，也屬于荷載作用引起的的裂縫，這種裂縫大多是由于地勘不準(zhǔn)確或施工控制不到位造成的，是不允許發(fā)生；由于在施工中過早對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件達不到設(shè)計強度，迫使混凝土產(chǎn)生裂縫，這是可以避免的；混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用過程中,超過設(shè)計的允許最大荷載，導(dǎo)致混凝土裂縫。這種破壞性裂縫是不允許的。

7）非荷載作用引起的裂縫

混凝土的收縮。混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發(fā)、體積逐漸縮小而產(chǎn)生收縮。根據(jù)力學(xué)分析，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到支座的約束，當(dāng)其收縮所引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束應(yīng)力超過一定程度時，必然引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂。

力學(xué)形變及溫度應(yīng)力裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面，由于水泥的水化將產(chǎn)生并釋放大量的水化熱,造成混凝土構(gòu)件內(nèi)外部溫差較大，膨脹不一致，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過了混凝土抗應(yīng)力時便產(chǎn)生裂縫。溫度變化較大的地區(qū)，溫度裂縫通常無規(guī)律，大面積構(gòu)件裂縫常縱橫交錯,受溫度變化影響明顯，裂縫冬寬夏窄。

1）改善結(jié)構(gòu)設(shè)計

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可選用中低強度混凝土材料，也可在承臺的表面增加鋼筋的用量。實踐中為避免因溫度的變化而引起的混凝土施工裂縫，可采取永久式的伸縮方式進行設(shè)計；建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因很多，結(jié)構(gòu)長度問題是產(chǎn)生收縮應(yīng)力主要影響因素之一。根據(jù)建筑工程項目建設(shè)的實踐情況，施工單位一定要采取有效的設(shè)計方案，尤其要考慮混凝土施工中可能產(chǎn)生裂縫這一問題。

2）加大混凝土澆筑過程的監(jiān)管力度

建筑工程施工過程中，為有效的防止出現(xiàn)混凝土施工裂縫，筆者認為要先確定混凝土材料的一次澆筑量、易產(chǎn)生裂縫的位置以及構(gòu)造和施工縫之間的間距、混凝土運輸過程以及振搗澆筑時間等相關(guān)因素。混凝土材料自身就有泌水性，而且骨料下沉且容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，因此在初凝至終凝前這段時間內(nèi)要對混凝土材料的表面進行二次壓抹處理。當(dāng)樓層建筑中的混凝土澆筑完一天內(nèi)，其余施工工作只是限于定位、測量和彈線等前期準(zhǔn)備工作，施工材料吊卸一律禁止，以免對尚未完成的終凝混凝土帶來沖擊振動。一般而言，二十四小時后可分批次的組織吊運小型的施工材料，同時要注意輕卸、輕放以及分散放置。第3天以后方可進行樓層墻板或樓面模板正常支模施工。為增強混凝土材料的剛度和減少彈性形變以及增強其抗沖擊振動能力，可在新澆筑混凝土材料表面鋪設(shè)舊木模板或腳手板，以適當(dāng)?shù)臄U散應(yīng)力，進而減少樓板裂縫問題的出現(xiàn)。

3）混凝土材料配制過程控制

混凝土材料配制過程中，如果有吸收率比較大的施工骨料，而且骨料中的含泥量、干縮量也比較大，那么混凝土的干縮性會增加。為增強混凝土材料的和易性、抗?jié)B性、可泵性以及抗離析能力，可在混凝土材料中摻一些粉煤灰或高效的減水劑，以減少滲水現(xiàn)象，進而減少混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。同時，混凝土材料在配比設(shè)計時，工作人員和管理人員一定要到施工現(xiàn)場進行實地考察，綜合分析施工現(xiàn)場混凝土澆搗工藝和構(gòu)件截面等因素，并及時的調(diào)整砂石等施工原料的配比。

4）對成型的混凝土要加強養(yǎng)護

混凝土施工過程重要注意保溫養(yǎng)護，這是混凝土施工過程中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，可有效的降低混凝土澆筑塊體內(nèi)外的溫差值，同時還能降低混凝土塊體自身的約束應(yīng)力。對成型的混凝土采取保溫措施，可有效的減少內(nèi)外的溫差，緩和降溫的速度，減小溫度應(yīng)力，同時對混凝土的強度增大和應(yīng)力松弛作用的發(fā)揮也非常有利，可緩沖混凝土材料因表面的干裂而造成的大面積塑性收縮。因此，筆者建議應(yīng)當(dāng)加強對混凝土材料的養(yǎng)護，尤其是在遇到雨雪天氣時，可組織施工人員搭設(shè)一些防雨設(shè)備遮蓋其表面；同時還要注意排水，防止雨水流入到基坑之中，影響混凝土的澆灌連續(xù)性、最終影響建設(shè)工程的施工質(zhì)量。

5）對現(xiàn)存裂縫進行修補

加強建筑工程混凝土裂縫治理,不僅要預(yù)防，而且還要對現(xiàn)有的裂縫進行有效修補,以免病害蔓延。對于當(dāng)前我國建筑工程施工過程中存在的混凝土裂縫問題,應(yīng)當(dāng)及時的組織相關(guān)人員進行修補，以免病害進一步擴大，進而影響到整個建筑工程的結(jié)構(gòu)的安全性及其使用耐久性。對于已有的裂縫，可從以下幾個方面處理∶①組織施工人員對裂縫進行灌漿，利用壓力設(shè)備將預(yù)先配置好的適量修補漿液壓入到混凝土裂縫位置,通過物理修補法使裂縫閉合；②將裂縫表面做涂層封閉處理，再利用混凝土材料對細微的裂縫或網(wǎng)狀的裂紋可產(chǎn)生的毛細作用，使其吸收修補膠液，這樣就可以有效封閉混凝土施工裂縫；③對施工裂縫做封堵處理，及利用水泥砂漿對建筑工程施工裂縫進行填充和封堵，必要時可對施工裂縫進行有效的事先處理（比如將裂縫處的碎石料或者粉塵清理干凈）,再通過填充一些材料進行封堵。

3 裂縫的預(yù)防控制

3.1 從施工過程進行控制和預(yù)防

加強控制混凝土施工配合比，嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，嚴(yán)格選擇砂石級配，減少混凝土孔隙率及收縮量，提高混凝土抗裂強度；加強混凝土澆搗和養(yǎng)護，使混凝土在硬化過程中及時補償有效控制裂縫。在裂縫容易發(fā)生部位和負彎矩筋區(qū)域采取措施，避免上層鋼筋踩踏變形，導(dǎo)致板面裂縫；避免混凝土在零強度下沖擊振動，防止樓板裂縫。

混凝土裂縫的預(yù)防，在模板工程中其構(gòu)造要合理、模板及支架要有足夠的剛度，以防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫；在混凝土澆筑時應(yīng)防止離析現(xiàn)象，振搗應(yīng)均勻、適度；在混凝土的養(yǎng)護中適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。

3.2 從混凝土自身應(yīng)力的角度對溫度裂縫進行控制和預(yù)防

混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度與水泥品種、水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大。水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越大。防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差，從而減小混凝土因水泥水化產(chǎn)生溫度應(yīng)力造成的混凝土裂縫。

4 結(jié)語

在工程中，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)特別是板面的裂縫現(xiàn)象是不可避免的，要求我們在現(xiàn)場施工中要盡量做到科學(xué)合理，采取有效的措施是能夠減少裂縫現(xiàn)象產(chǎn)生的；對于施工中已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，在分析其發(fā)生的原因后,進行科學(xué)的處理和加固補強措施，使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足正常使用條件下的安全性和耐久性要求。

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