基于混凝土裂縫控制技術(shù)在房屋建筑施工中的應(yīng)用

文｜廣東省第一建筑工程有限公司 陳昌騰

一、引言

近年來我國快速發(fā)展的國民經(jīng)濟離不開建筑業(yè)強有力支持，建筑業(yè)已成為重大國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)支柱之一，隨著國家持續(xù)深入打造質(zhì)量型經(jīng)濟，房屋建筑工程大規(guī)模進行密集建設(shè)，混凝土產(chǎn)生裂縫質(zhì)量問題逐漸成為社會各界關(guān)注的重要焦點，在房屋建筑施工中對混凝土出現(xiàn)的裂縫問題直接影響到結(jié)構(gòu)主體的耐久性、安全性。因此，采取有效應(yīng)對措施控制混凝土裂縫是施工單位必須面對的主要任務(wù)之一。

二、房屋建筑混凝土裂縫產(chǎn)生成因及對工程相關(guān)影響

1.混凝土裂縫產(chǎn)生原因分類

在房屋建筑工程混凝土施工中影響因素非常多，不同形狀、不同性質(zhì)的混凝土導(dǎo)致的裂縫出現(xiàn)的情況較多，通常說來，裂縫引起的因素主要有：結(jié)構(gòu)內(nèi)部引起的變形、荷載的不同變化、地基不均勻沉降的程度大小等，在這里，建筑結(jié)構(gòu)溫度的變化、混凝土收縮、沉降程度導(dǎo)致的混凝土裂縫所占比例達(dá)到百分之八十左右，剩下百分二十原因與荷載問題密切相關(guān)，此外還會受到不同的環(huán)境因素如地震、凍脹、火災(zāi)、劇烈碰撞等影響，因此，針對存在的主要影響因素可以分為收縮裂縫、溫度裂縫、塑性沉降裂縫、徐變裂縫、應(yīng)力裂縫和施工裂縫等（圖1），對于這些裂縫的成因辨別能較好地找到它們真正的內(nèi)在影響，如施工裂縫的產(chǎn)生有可能是現(xiàn)場振搗不到位、材料配合比不當(dāng)、選擇的材料不合格等。按照裂縫分布不同部位分類，可以分為不規(guī)則龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、X 形交叉裂縫、八字和倒八字形裂縫等，按照時間分類可以分為施工過程中產(chǎn)生的裂縫和后期正常使用發(fā)現(xiàn)的裂縫。

2.混凝土裂縫對房屋建筑工程的影響

房屋建筑工程中混凝土是常用主材之一，在施工應(yīng)用非常廣泛，它由骨料、水、水泥按照一定比例拌合而成，不同的材料具備不同的物理性質(zhì)，在化學(xué)反應(yīng)條件下水分迅速流失形成凝固體受到內(nèi)部約束力、收縮變形及結(jié)構(gòu)荷載共同作用下，在現(xiàn)場處理的技術(shù)是否規(guī)范都可能導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土裂縫。一般來說，建筑構(gòu)件體積最小尺寸大于800mm 時可定義為大體積混凝土，大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量水化熱，內(nèi)外溫差因素會導(dǎo)致建筑在正常使用中出現(xiàn)混凝土裂縫，內(nèi)部混凝土膨脹過大時，出現(xiàn)較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)裂縫，不但影響到建筑裝飾的美觀性，也直接降低房屋建筑正常使用壽命和安全性。

3.導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的主要成因

（1）堿骨料反應(yīng)

圖1 混凝土裂縫分類

混凝土中的堿含量超過2.1kg/m3時發(fā)生堿骨料反應(yīng)，直接導(dǎo)致混凝土破壞開裂，出現(xiàn)這種裂縫是由于混凝土骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的，出現(xiàn)這樣的裂縫后續(xù)維修難度較大。

（2）水化熱因素

混凝土在水?dāng)嚢柘拢囝w粒與水接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，短時間內(nèi)水泥顆粒中的礦物質(zhì)析放出大量熱量，由于混凝土的熱量析放自內(nèi)向外進行，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土內(nèi)部與外部環(huán)境出現(xiàn)一定程度的溫差，當(dāng)溫度差超過混凝土正常承受的內(nèi)力時就會出現(xiàn)裂縫，溫度裂縫受溫度直接影響很大，夏季溫度裂縫寬度比冬季要大一些，混凝土與砌體之間產(chǎn)生溫度裂縫原因是二者線膨脹系數(shù)不一所導(dǎo)致。因此，在混凝土攪拌、振搗施工過程中需要采取多種形式降溫、控溫手段，實施散熱處理，以降低因水化熱因素帶來的直接影響。

（3）外部環(huán)境因素

外部環(huán)境因素的影響既有偶然因素如火災(zāi)、地震、劇烈碰撞，也有自然因素如高溫、雨雪、濕度等的影響，自然因素對混凝土裂縫影響較多，高溫季節(jié)進行混凝土澆筑時水分快速流失，對現(xiàn)場澆筑的內(nèi)外溫差控制有利，因高溫氣候下水分流失過大需要注意后期的保溫養(yǎng)護。在低溫條件下實施混凝土澆筑，內(nèi)外環(huán)境溫差過大極容易產(chǎn)生收縮，拉應(yīng)力過度集中時導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土裂縫，在凍融循環(huán)的環(huán)境反復(fù)凍脹導(dǎo)致嚴(yán)重裂縫產(chǎn)生。干燥天氣下澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面水分流失速度過快導(dǎo)致出現(xiàn)收縮從而產(chǎn)生裂縫。有試驗研究表明，外部環(huán)境溫度不超過10℃時，混凝土內(nèi)部礦物質(zhì)失去活力，水化反應(yīng)也無法進行且難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強度值，外部環(huán)境溫度達(dá)到0℃時，混凝土中的水結(jié)冰，混凝土就會產(chǎn)生一定程度的損壞。

（4）后期養(yǎng)護工作不到位造成裂縫

混凝土澆筑完成后，拌合物中水分隨著大量流失，強度快速增加，外部環(huán)境溫度和濕度對混凝土強度的最終形成產(chǎn)生直接影響，后期的養(yǎng)護一旦不到位，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)收縮拉應(yīng)力過大或產(chǎn)生過早導(dǎo)致表面或結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度深淺裂縫，很可能影響到房屋建筑結(jié)構(gòu)的正常使用功能。

此外還有鋼筋裸露后長期銹蝕產(chǎn)生的裂縫，施工過程中產(chǎn)生的混凝土裂縫，當(dāng)混凝土拌合過程中不均勻，攪拌和運輸商品混凝土?xí)r間過長、大體積混凝土澆筑時間過快、施工縫留置不當(dāng)，交接處時間跨度過大均有可能造成裂縫的產(chǎn)生。

三、在房屋建筑施工實施有效混凝土裂縫控制應(yīng)對措施

1.在進行混凝土配合比時要科學(xué)合理

材料配合比合理性對房屋建筑工程混凝土施工的和易性有直接的作用，能滿足混凝土規(guī)范要求和施工需要。混凝土坍落度的控制需要從澆筑部位、施工工藝、現(xiàn)場條件、技術(shù)操作特征等進行綜合考慮，注重混凝土配合比的科學(xué)性和合理性，選用偏粗的中砂，盡量少用硅灰和高細(xì)度礦渣，一方面要精密控制原材料砂、石的質(zhì)量，級配的添加劑可以根據(jù)施工工藝、現(xiàn)場環(huán)境條件選擇不同性能的材料，如選用高效減水劑降低水的使用量，泵送混凝土添加引氣劑，冬季施工添加早強劑，夏季考慮到稠度變化摻入緩凝劑，地下室結(jié)構(gòu)添加防水劑等，有效改善混凝土流動變化性能、凝結(jié)時間、耐久性，保證建筑結(jié)構(gòu)符合強度要求時控制水泥使用量，減少混凝土裂縫出現(xiàn)的可能性。

2.加強控制結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生裂縫的技術(shù)措施

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計前需要對整體結(jié)構(gòu)受力進行綜合考慮，尤其是房屋建筑工程中高大樓板、梁、柱等受力較為集中的部位，要充分考慮到結(jié)構(gòu)體中的混凝土過度集中密集受力較大，可適當(dāng)增加構(gòu)造配筋密度來降低裂縫的發(fā)生可能性，鋼筋位置正確且保護層厚度合理，適度增加的鋼筋對房屋建筑整體結(jié)構(gòu)受力均衡分配有良好的作用，能較好地控制裂縫出現(xiàn)的長度。房屋建筑中應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)如梁、板等部位，進行大體積混凝土施工需要根據(jù)施工工藝、設(shè)計需要進行分片、分塊、分層澆筑，振搗時應(yīng)均勻和保持合理速度，澆筑過程應(yīng)保持工藝連續(xù)性，施工縫的設(shè)置不能隨意設(shè)置要科學(xué)合理，長度超過規(guī)范要求的房屋結(jié)構(gòu)依照設(shè)計澆筑混凝土后澆帶，對大體積混凝土構(gòu)件模板和支架的剛度要嚴(yán)格控制，拆模時間不能過早或太晚。

3.對溫度和濕度實施針對性控制措施

控制好房屋建筑工程混凝土溫度和濕度非常重要，預(yù)防性措施必須提前落實到位，注意收集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，避免在大雨或大風(fēng)中澆灌混凝土。在夏季高溫時需要降低施工主要物料的溫度，砂石堆場設(shè)置遮陽設(shè)施，采用泵送混凝土適當(dāng)添加緩凝劑和保塑劑，減少混凝土運輸時間，澆筑完畢成型的混凝土及時覆蓋塑料薄膜保濕或噴專用養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。混凝土澆筑之前模板預(yù)先澆濕，降低混凝土入模溫度。針對大體積混凝土做好測溫控制措施，可通入冷卻水管或冰塊措施降低內(nèi)部溫度，控制內(nèi)外溫度差在規(guī)定要求的范圍值之內(nèi)。

4.材料精心選用減少水化熱產(chǎn)生

混凝土材料的級配、添加劑摻量能有效降低混凝土水化熱產(chǎn)生，首先選擇水化熱低、強度高的水泥是控制熱量產(chǎn)生的重要基礎(chǔ)，其次選擇的粗骨料級配較好、外觀粗糙，其中的有害物質(zhì)含量、泥土含量均應(yīng)符合材料規(guī)范要求。添加的摻合料和外加劑量直接對混凝土不同工藝性能產(chǎn)生影響。如添加粉煤灰不但對減少水泥出現(xiàn)的水化熱有良好效果，還能減少混凝土凝結(jié)過程中產(chǎn)生的泌水問題出現(xiàn)。

5.注重混凝土后期養(yǎng)護措施

澆筑混凝土完后要及早對其表面實施收光，要求比較高的表面可實施多次。養(yǎng)護的材料可根據(jù)不同環(huán)境選擇塑料薄膜、養(yǎng)護劑、濕麻布、濕草簾、鋸木屑等進行覆蓋或噴灑。養(yǎng)護的時間可參照不同季節(jié)進行選擇實施，要注意早期養(yǎng)護工作，夏季氣溫高，養(yǎng)護時間在澆筑完成后24h 實施，在高溫、干燥氣候下及早噴水養(yǎng)護，冬季則要48h 后實施養(yǎng)護，合理的時間養(yǎng)護能較好地避免表面發(fā)生起皮問題的出現(xiàn)。不同的水泥養(yǎng)護時間均不相同，如普通硅酸鹽水泥，礦渣水泥砂漿的養(yǎng)護分別為7d 和14d，時間必須控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

6.設(shè)計前對可能發(fā)生混凝土裂縫精心考慮

混凝土裂縫控制設(shè)計過程中需要精心考慮，高度重視，設(shè)計房屋建筑物不過度追求新奇特異，避免造型過度獨特產(chǎn)生結(jié)構(gòu)受力不均勻?qū)炷亮芽p難以控制，設(shè)計中需要控制好建筑物長高比，建筑結(jié)構(gòu)要受力分布均勻，合理配置構(gòu)造鋼筋，設(shè)置變形縫以及控制伸縮縫間距，充分考慮地基不均勻沉降問題，地基不同設(shè)置不同墊層的厚度，積極考慮摻入膨脹劑以補償混凝土的收縮。

7.強化現(xiàn)場施工技術(shù)管理

制定混凝土澆筑施工工藝后，施工單位需要加強混凝土施工管理，澆筑、振搗均要嚴(yán)格依照施工技術(shù)規(guī)范要求實施，澆筑要注意避免產(chǎn)生離析現(xiàn)象出現(xiàn)，保證足夠振搗時間和速度。混凝土澆筑前制作的模板構(gòu)造和安裝支架保證符合規(guī)范要求，防止出現(xiàn)施工活動荷載作用下對模板產(chǎn)生直接失穩(wěn)影響，控制好拆除模板時間。

四、結(jié)語

我國大量房屋建筑工程建設(shè)滿足人民改善物質(zhì)生活環(huán)境需求，房屋建筑工程質(zhì)量越來越受到人民高度關(guān)注，混凝土裂縫問題的出現(xiàn)直接影響到建筑物外觀，甚至抗?jié)B、承受荷載都有不同程度影響。因此，需要采取多種措施防范和減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，以提升房屋建筑工程的整體施工質(zhì)量。