混凝土施工常見裂縫形成的原因及預(yù)防措施

曹曉強(qiáng)

（山西三建集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，山西長治 046011）

0 前言

在建筑工程施工過程中，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)形式對(duì)于混凝土材料的應(yīng)用極為普遍。而混凝土在施工過程中也會(huì)因溫度或配合比差異等問題，而導(dǎo)致混凝土裂縫的生成。生成裂縫的混凝土建筑結(jié)構(gòu)，不僅會(huì)在建筑整體的美觀度上受到不同程度的影響，還會(huì)直接關(guān)乎建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。嚴(yán)重時(shí)更會(huì)導(dǎo)致建筑工程的使用壽命大幅縮短。究竟是何種原因?qū)е陆ㄖこ讨谢炷亮芽p的出現(xiàn)，此類混凝土裂縫又能夠通過何種方式予以預(yù)防或消除，就成為本文所要研究的主要問題。

1 建筑工程混凝土施工中的常見裂縫類型

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫作為建筑工中極為常見的混凝土裂縫形式，其主要出現(xiàn)于較大的混凝土表面，或具有顯著溫度差異的混凝土結(jié)構(gòu)中。與其他常見裂縫相比，溫度裂縫通常不具有顯著的走向性，大多縱橫交錯(cuò)。但若裂縫生成于規(guī)格偏大的梁板類結(jié)構(gòu)中，則裂縫便會(huì)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即裂縫多于梁板短邊呈現(xiàn)平行狀態(tài)。若生成的溫度裂縫具有深入性或貫穿性，則其走向會(huì)較為接近短邊位置，且裂縫會(huì)經(jīng)由長邊做分段呈現(xiàn)。由于溫度裂縫具有顯著的溫差變化成因，因而其裂縫寬度，也會(huì)受到溫度因素影響而出現(xiàn)明顯的變化[1]。例如在較為寒冷的冬季，溫度裂縫的寬度會(huì)相對(duì)變寬，而在溫度較為炎熱的夏季，其裂縫的寬度便會(huì)相對(duì)變窄。

1.2 干縮裂縫

待所澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)完成養(yǎng)護(hù)作業(yè)后7—14d 時(shí)間內(nèi)，若其內(nèi)部水分揮發(fā)程度與外部養(yǎng)護(hù)涉及的水分揮發(fā)程度之間存在明顯的差異性，則會(huì)在混凝土表面形成形狀為平行線或網(wǎng)狀的淺細(xì)小裂縫，此種裂縫即是干縮裂縫。在現(xiàn)階段的建筑工程施工中，干縮裂縫出現(xiàn)的概率較高，其寬度偏小，多為0.05～0.2mm 范圍內(nèi)[2]。但其所形成的裂縫大多縱橫交錯(cuò)，且會(huì)根據(jù)混凝土的結(jié)構(gòu)與規(guī)格而出現(xiàn)大致化的走向。例如：在偏輕與薄的梁體或樓板構(gòu)件之上，形成的干縮裂縫，多會(huì)自任意平面延伸至變截面部位及邊緣處，而較大體積的混凝土結(jié)構(gòu)，在會(huì)多以平面部位的干縮裂縫為主。

1.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫也可稱之為沉降裂縫，其主要生成原因在于以下方面：地基基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，會(huì)導(dǎo)致沉陷裂縫的生成；混凝土施工中，所應(yīng)用到的模板缺乏剛度，會(huì)生成沉陷裂縫；而因施工工藝或施工人員作業(yè)水平，而導(dǎo)致混凝土模板支撐間距偏大，則也會(huì)由此生成沉陷裂縫。沉陷裂縫多具有貫穿或深進(jìn)特性，且具有極為顯著的裂縫走向。通常狀態(tài)下，在與地面呈現(xiàn)出30°、45°以及90°差角時(shí)，生成的沉陷裂縫大多具有相應(yīng)的錯(cuò)位性，且出現(xiàn)的沉陷裂縫會(huì)與沉降量之間，形成明顯的正比例關(guān)系，即會(huì)因沉降量的增高或降低而生成所對(duì)應(yīng)的變化。同時(shí)，沉陷裂縫所形成的寬度，大多不會(huì)受溫度差異的影響，且當(dāng)?shù)鼗两第呌诜€(wěn)定時(shí)，沉陷裂縫也會(huì)呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.4 塑性收縮裂縫

所謂塑性收縮裂縫，即是在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑后，且混凝土處于凝結(jié)前這一階段，若所澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)，其表面水分流失速度過快，便會(huì)導(dǎo)致收縮現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而出現(xiàn)混凝土的塑性收縮裂縫。通常情況下，新澆筑混凝土位置處經(jīng)長期至于空氣中，則其結(jié)構(gòu)件表面便會(huì)呈現(xiàn)中部偏寬，兩側(cè)偏窄，且長短規(guī)則變化無規(guī)律，更缺少連貫性的裂縫。塑性收縮裂縫長短與寬度不一，若裂縫嚴(yán)重則其長度可達(dá)到2～3m，其寬度也能達(dá)到2～5mm 左右，趨向于頗為干燥的泥漿面[3]。同時(shí)，當(dāng)外部氣候環(huán)境因素過于干熱或風(fēng)力等級(jí)偏高，則混凝土自身與外界的溫度差異便極為明顯，在其溫度長期處于較高態(tài)勢，且氣候持續(xù)干燥的情況下，其生成塑性收縮裂縫的概率便會(huì)成幾何倍增加。

2 混凝土裂縫生成的主要原因

2.1 溫度裂縫生成的原因

由上文描述可知，混凝土裂縫的生成，與溫度因素有著最為直接的關(guān)系。對(duì)于混凝土而言，其是由多種原材料依照建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所制定的比例要求，形成的混合型施工應(yīng)用材料。常見的混凝土混合料會(huì)涵蓋多種原材料成分，如水、水泥、骨料、拌和料以及一些外加劑等。混凝土自身具有的熱漲冷縮特性，使其在施工過程中會(huì)因其“水化熱”特性而出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。但在受到外部條件約束后，混凝土熱脹冷縮的特性便會(huì)得到相應(yīng)的控制。這會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，進(jìn)而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2 干縮裂縫的生成原因

在建筑工程混凝土施工過程中，會(huì)涉及混凝土的澆筑環(huán)節(jié)。當(dāng)混凝土澆筑后便會(huì)處于硬化階段。在這一階段中，混凝土這種混合型材料中會(huì)不斷有水分蒸發(fā)，這便會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干縮性裂縫。通常情況下，混凝土所進(jìn)行的干縮情況不可逆，若混凝土硬化時(shí)所蒸發(fā)的水分，與其表面養(yǎng)護(hù)過程中所施撒的水分，在蒸發(fā)程度上存在差異，則出現(xiàn)干縮裂縫的概率便會(huì)顯著提升。

2.3 沉陷裂縫的生成原因

沉陷裂縫的生成關(guān)乎地基基礎(chǔ)及不均勻沉降現(xiàn)象。上文中提到，沉陷裂縫也與模板剛度及支撐間距等情況相關(guān)。特別是在冬季，若混凝土模板被安置于凍土層上方，則隨著施工時(shí)間不斷延長及季節(jié)的變化，原本施工的凍土層會(huì)因氣候變化而出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象，這種不均勻沉降將會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)生成裂縫。

2.4 塑性收縮裂縫產(chǎn)生的原因

導(dǎo)致塑性收縮裂縫的原因較為多樣，如環(huán)境因素、養(yǎng)護(hù)因素以及水灰比因素等。其中，由溫度、風(fēng)速等因素導(dǎo)致混凝土拌合物中水分蒸發(fā)速度出現(xiàn)變化；并且，若在混凝土澆筑結(jié)束后，未能進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)，就會(huì)導(dǎo)致塑性收縮裂縫的生成。而在混凝土配合比階段，或在水泥用量上導(dǎo)致水灰比偏低，則混凝土出現(xiàn)塑性收縮的情況便會(huì)較為明顯，也會(huì)加大塑性收縮裂縫的出現(xiàn)概率。

3 建筑工程混凝土施工常見裂縫的預(yù)防措施

3.1 溫度裂縫的預(yù)防措施

在對(duì)溫度裂縫進(jìn)行預(yù)防或處理時(shí)，可從源頭抓起。即選取適宜的低熱水泥，如粉煤灰水泥、硅酸鹽水泥等，以此降低其在水化熱環(huán)節(jié)中生成的熱量。同時(shí)，可通過添加劑的摻入促進(jìn)水泥塑形的形成，并促進(jìn)混凝土凝結(jié)時(shí)間的延長。除此之外，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)，是預(yù)防溫度裂縫生成的關(guān)鍵性措施。在施工時(shí)間的選取上，可盡量選取陰天或氣溫偏低的環(huán)境下實(shí)施混凝土澆筑作業(yè)。且在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)澆筑混凝土表面敷設(shè)草甸或塑料，以此降低混凝土表面水分的揮發(fā)速度。而當(dāng)作業(yè)時(shí)間為高溫階段，則應(yīng)通過草甸的鋪設(shè)和水分的施撒促進(jìn)混凝土達(dá)到內(nèi)外部水分蒸發(fā)均衡。

3.2 干縮裂縫的預(yù)防措施

在預(yù)防干縮裂縫出現(xiàn)時(shí)，可通過優(yōu)選具有較低收縮性的水泥材料，為干縮裂縫的預(yù)防奠定下基礎(chǔ)。為此，可選取中低熱水泥或粉煤灰水泥等。同時(shí)，在對(duì)混凝土進(jìn)行配合比過程中，也可通過水灰比的合理控制，并在拌和料中摻入減水劑達(dá)到干縮裂縫的預(yù)防效果。在此基礎(chǔ)上，在建筑工程施工中，需要在混凝土澆筑后，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，并可依照氣候環(huán)境情況，適當(dāng)對(duì)養(yǎng)護(hù)時(shí)間做延長處理[4]。除此之外，在混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)于收縮縫的設(shè)計(jì)要更加精確，以此盡量避免干縮裂縫的生成。

3.3 沉陷裂縫的預(yù)防措施

沉陷裂縫生成的主要原因在于地基基礎(chǔ)所出現(xiàn)的沉降現(xiàn)象。為解決此類問題，可在施工前對(duì)施工現(xiàn)場，進(jìn)行前期的地質(zhì)勘查與土質(zhì)采樣作業(yè)，若存在軟土地基情況，則應(yīng)即是采用實(shí)土回填或夯實(shí)等作業(yè)，對(duì)軟土地基進(jìn)行加固，以此減少地基基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。同時(shí)，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)確保混凝土模板的剛度與均勻受力程度，防止因支撐牢固程度不足而出現(xiàn)沉陷裂縫。并且，在進(jìn)行混凝土模板拆除過程中，應(yīng)確保充足的拆除時(shí)間保證，不可過早進(jìn)行模板的拆除作業(yè)，并應(yīng)對(duì)拆除模板進(jìn)行依次拆除作業(yè)。

3.4 塑性收縮裂縫預(yù)防措施

在混凝土澆筑作業(yè)前，應(yīng)對(duì)其模板和基層等區(qū)域?qū)嵤┚鶆驖菜鳂I(yè)，并確保澆水區(qū)域處于均勻濕透狀態(tài)。同時(shí)，若需在高溫或風(fēng)力等級(jí)較高的環(huán)境下實(shí)施混凝土施工作業(yè)，則應(yīng)對(duì)直射光線和橫風(fēng)進(jìn)行必要的遮擋，并在提升養(yǎng)護(hù)時(shí)長的基礎(chǔ)上，確保鋪設(shè)草甸表面處于濕潤狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑工程中所常見的裂縫眾多，且形成的原因各異。除依照混凝土裂縫的形成原因及特性來進(jìn)行預(yù)防外，還應(yīng)通過材料的優(yōu)選、施工質(zhì)量的提升、外界施工條件的調(diào)整以及后期及時(shí)的養(yǎng)護(hù)等，確保建筑工程中常見混凝土裂縫的減少或消除。這也是提高建筑工程施工質(zhì)量，延長建筑工程使用壽命的重要舉措。