混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防處理技術(shù)

王李忠

（甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

在中國(guó)近現(xiàn)代建筑的建造過程中，水泥是應(yīng)用較為廣泛的建筑建材之一。但是受到外界因素和自然環(huán)境條件的共同影響，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物中發(fā)生裂縫的狀況在不斷上升。要減少此類狀況的出現(xiàn)，就必須針對(duì)實(shí)際狀況對(duì)混凝土構(gòu)件裂紋情況進(jìn)行實(shí)地考察和研究，最后得出合理的解決辦法，從而提高建筑物的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。

2 混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的常見原因

2.1 材料原因

在建筑材料方面，主要有兩種因素，包括建筑材料的品質(zhì)和建筑材料的配比。如果建筑材料質(zhì)量不高，達(dá)不到施工使用規(guī)范的話，就會(huì)造成砼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)密度出現(xiàn)破壞，所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)瑕疵也會(huì)比較明顯。由于不同類型的建筑物所需要的材料配比也有所不同，如果不嚴(yán)格根據(jù)材質(zhì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的話，建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也會(huì)受到一定影響，從而形成了裂紋。例如對(duì)水泥進(jìn)行挑選，要結(jié)合施工地點(diǎn)的環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度選擇性能符合的水泥，而在挑選砂石時(shí)，則要掌握挑選砂石的粒徑，保證其質(zhì)量和比例達(dá)標(biāo)。

在材料應(yīng)用方面，在使用過程中，拉力問題是混凝土結(jié)構(gòu)一定會(huì)產(chǎn)生的問題。一般情況下，建筑的力學(xué)問題都是處于一種平衡狀態(tài)。如果有外界環(huán)境的影響，例如溫度、濕度等，結(jié)構(gòu)的抗拉能力就會(huì)下降，而在此時(shí)，一旦拉力繼續(xù)增加的話，也會(huì)產(chǎn)生很大的裂縫。

2.2 設(shè)計(jì)原因

設(shè)計(jì)不合理是建筑產(chǎn)生裂縫的比較常見的原因，其中包括整體結(jié)構(gòu)不合理，支撐建筑的承重等方面。由于施工前期沒有對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩怼h(huán)境等做出科學(xué)的調(diào)研和實(shí)地考察等，沒有把各種外界條件考慮到施工中去，導(dǎo)致在施工中出現(xiàn)一系列的問題等，這些都是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題所產(chǎn)生的后果。另外，承重柱荷載相差甚多，致使受力不均，而樓板在受力不均勻的情況下，會(huì)產(chǎn)生沉降，更加加劇了受力不均的問題，使某個(gè)及某幾個(gè)承重柱的使用壽命迅速下降，然后逐漸加速結(jié)構(gòu)零件的老化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

2.3 施工原因

混凝土澆筑階段是在施工過程中極易產(chǎn)生裂縫的，在此過程中，板頂標(biāo)高控制問題是施工人員很容易忽視的問題，如果在此階段并未及時(shí)準(zhǔn)備相關(guān)的技術(shù)和防護(hù)措施的話，就不能有效保護(hù)鋼筋。振搗不足、澆筑不到位、保護(hù)結(jié)構(gòu)層厚度過高等，也是混凝土出現(xiàn)裂縫的施工原因。另外，施工進(jìn)度問題也會(huì)引發(fā)各種問題，如果一些施工隊(duì)為了趕工期，節(jié)約時(shí)間、節(jié)省成本的話，很可能部分施工承包方會(huì)采用提前拆模的方式，把混凝土澆筑時(shí)間進(jìn)行大量的縮短，致使混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫。

2.4 荷載及外界原因

荷載問題的產(chǎn)生，主要是由于周圍溫度變化比較大時(shí)，鋼筋表面受到大力的作用，產(chǎn)生裂紋。但是，此時(shí)的裂紋還不能影響到其抗拉效果。而隨著受力體積和壓強(qiáng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，砼保護(hù)層也將發(fā)生強(qiáng)烈的熱剝離現(xiàn)象，一般在此情形下，砼結(jié)構(gòu)裂紋還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散，并隨45°轉(zhuǎn)角方向而繼續(xù)擴(kuò)散，最后形成威脅混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與建筑使用安全性的大型裂縫。

裝修問題也有很大的影響，在部分建筑的裝修過程中，要求相關(guān)技術(shù)人員要充分了解建筑物，而如果前期準(zhǔn)備工作做得不夠充分，為了提升裝修的美觀等效果，而忽視了重要因素，例如除去了建筑承重墻，結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大下降。不僅如此，隨著建筑的不斷增加，施工人員為了縮短工期，就會(huì)產(chǎn)生不斷的暴力裝修等問題，嚴(yán)重?fù)p壞了建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而降低了建筑的使用壽命。自然災(zāi)害的發(fā)生，這也是建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。同時(shí)，一些人為原因，例如火災(zāi)等，也會(huì)加速裂縫的產(chǎn)生。

2.5 養(yǎng)護(hù)與管理原因

由于建筑成本的增加，使得建筑工程在之后的使用過程中，人們開始逐漸重視建筑的后期管理等問題。一般建筑物只能使用50年，在之后的架構(gòu)裂縫現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生。一旦裂縫產(chǎn)生，而且未能在短時(shí)間內(nèi)得到及時(shí)的修復(fù)和處理，那裂縫就會(huì)變得越來越大，同時(shí)也會(huì)越來越深，給建筑的使用帶來巨大的安全隱患。

而部分地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)等問題，建筑管理部門沒有足夠的資金以及人力、物力等，導(dǎo)致建筑的養(yǎng)護(hù)與管理不夠上心，后期，萬(wàn)一發(fā)現(xiàn)問題，施工人員也不會(huì)及時(shí)解決裂縫等結(jié)構(gòu)問題。這樣不僅使結(jié)構(gòu)問題越來越嚴(yán)重，而且后期解決起來也會(huì)更加麻煩。

2.6 結(jié)構(gòu)裂縫原因

現(xiàn)澆樓板的強(qiáng)度如不合格，在即使可以滿足施工建筑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，也無(wú)法滿足建筑物的安全使用標(biāo)準(zhǔn)。這將會(huì)使施工建筑物處在一種比較危險(xiǎn)的環(huán)境中，造成建筑裂紋的形成。建筑物若在設(shè)計(jì)與施工的過程中沒有同時(shí)達(dá)到施工規(guī)范與安全標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)造成越來越多的裂紋，建筑業(yè)也愈來愈不合格。

2.7 應(yīng)力裂縫原因

由于混凝土結(jié)構(gòu)的收縮，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)在建筑施工中得到了普遍的應(yīng)用，但是，有的地區(qū)晝夜溫差大，在白天水分蒸發(fā)會(huì)特別快，使混凝土逐漸硬化。混凝土結(jié)構(gòu)一旦受到水分蒸發(fā)的影響，就會(huì)改變現(xiàn)澆板的受力，那么，長(zhǎng)此以往，結(jié)構(gòu)就會(huì)逐漸產(chǎn)生受力不均衡的情況，承壓力較大的位置就會(huì)出現(xiàn)裂縫，并且不斷向建筑四周擴(kuò)散，導(dǎo)致裂縫面積越來越大。

2.8 溫度應(yīng)力裂縫原因

溫度的變化也是裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。溫度因素可以影響結(jié)構(gòu)的很大部分，例如其中的水分和散熱性。混凝土遵循熱脹冷縮的理論，如果溫度一直處于上升階段，混凝土就會(huì)發(fā)生膨脹，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部中的熱量不能盡可能多的排出，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)會(huì)一直處于高溫的狀態(tài)。混凝土內(nèi)外部的溫度都發(fā)生改變，當(dāng)達(dá)到某一個(gè)最高點(diǎn)時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就開始不斷產(chǎn)生干裂等情況，使其表面變硬、變脆，極大地降低了結(jié)構(gòu)硬度，產(chǎn)生變形。這時(shí)，一旦給結(jié)構(gòu)一個(gè)外力，便會(huì)因?yàn)檫@個(gè)外力的強(qiáng)度超過混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，從而產(chǎn)生裂縫。

2.9 干縮裂縫原因

在混凝土結(jié)構(gòu)外層表面，主要會(huì)發(fā)生干縮裂縫。由于建筑長(zhǎng)期暴露于陽(yáng)光之下，會(huì)使外部不斷出現(xiàn)掉皮現(xiàn)象，從而提升了裂縫產(chǎn)生的概率，這就是干縮裂縫的形成過程。一般來說，在早期，干縮裂縫都是比較淺，一般不會(huì)影響到混凝土的整體結(jié)構(gòu)。隨著天氣原因，雨水會(huì)不斷對(duì)干縮裂縫進(jìn)行腐蝕，從而減低了其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性水平也受到了極大的影響。

3 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

3.1 材料方面

材料會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，要合理設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)混凝土比例。水灰比大小必須要合理，并且，先要提高建筑的強(qiáng)度滿足要求，才能降低混凝土用量和絕對(duì)使用量；另外，由于堿水劑具有減少水灰比的功能，在保證強(qiáng)度要求的前提下加入減水劑，才能合理地減少水泥的單位使用量，進(jìn)而減少水泥在硬化后的整體收縮值。減少水泥用量是為了能夠靈活控制溫度，同時(shí)也能夠有效縮減需要的成本費(fèi)用。

3.2 設(shè)計(jì)方面

要科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)，其決定了混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。采用雙面配筋的話，可以最大程度地減少開裂。使用細(xì)直徑螺紋鋼筋可以增加其緊握力。另外，設(shè)計(jì)也要在顧及美觀的同時(shí)，一定要保證建筑的安全性、穩(wěn)定性等原則，不能為了美觀就隨意修改結(jié)構(gòu)建筑。

3.3 施工方面

要準(zhǔn)確放置鋼筋，做好控制工作。一旦施工人員不小心踩到板的上部負(fù)筋，或是澆筑卸料時(shí)高度不當(dāng)，就會(huì)對(duì)負(fù)筋產(chǎn)生一個(gè)沖擊，使負(fù)筋下沉。降低了負(fù)彎矩抗力，部位會(huì)產(chǎn)生裂縫。所以，混凝土在進(jìn)行澆搗時(shí)，施工人員應(yīng)采取及時(shí)有效的措施，保持住鋼筋的位移或者不動(dòng)，保證保護(hù)層厚度要適中，不能過大，也不能過小，使位移一定要控制在一定的范圍內(nèi)。如果出現(xiàn)鋼筋位移變形，要及時(shí)采取手段進(jìn)行修復(fù)，保證模板構(gòu)造隔離。

3.4 對(duì)力學(xué)裂縫的防治措施

填充方式能夠有效防止力學(xué)裂紋。首先，要確定實(shí)際的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確判斷裂縫的特性，而一旦超過了力學(xué)性裂縫標(biāo)準(zhǔn)的，則需要一同采用等比例的填充料。然后，根據(jù)裂縫的大小，來確定基本情況，這樣能便于準(zhǔn)備下一次的修補(bǔ)工作。而最后就是把填充料緊壓于裂縫內(nèi)，使其在裂縫表面產(chǎn)生一定的摩擦力，以平衡填充材料。

而充填法實(shí)際上并不適用于所有的動(dòng)力學(xué)裂紋，因?yàn)橄鄬?duì)于尺寸和長(zhǎng)度都較小的裂紋，也無(wú)法通過充填法加以解決，反而應(yīng)該通過表面法解決。如裂隙深度較淺，但未發(fā)生滲漏的情形，也可通過表面法加以解決，一方面可合理控制對(duì)裂隙的防治和管理成本，另一方面又可減少對(duì)資源的耗費(fèi)。如此，就可使裂隙管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)癥下藥。

3.5 對(duì)收縮裂縫的防治方式

對(duì)收縮裂紋，預(yù)防方法采用調(diào)節(jié)水泥與混凝土的比例來進(jìn)行。在水泥施工過程中，確定其強(qiáng)度和使用性能的，并非混凝土材質(zhì)和混凝土自身的特性，而是水泥與混凝土二者的比例。要避免砼構(gòu)件產(chǎn)生裂紋，必須在砼施工過程中進(jìn)行配比工作。如此可以提高砼品質(zhì)。進(jìn)行防曬，也是保證質(zhì)量的關(guān)鍵一步。上述步驟，可以最大限度避免使用過程中出現(xiàn)收縮性裂縫。

3.6 對(duì)溫度裂縫的防治措施

有效防止溫度裂縫，一般采用在混凝土材料中加入粉煤灰的方式。過程中控制好用量，保證各種材料保持在一個(gè)相對(duì)平衡的范圍。粉煤灰的作用是能夠穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)，并且其中的物質(zhì)能夠降低溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的不良影響，降低水分蒸發(fā)，從而減少裂縫的產(chǎn)生。

3.7 養(yǎng)護(hù)與管理防治措施

在使用混凝土結(jié)構(gòu)搭建的建筑過程中，要安排專業(yè)人員定期對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。若是在其中發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，以防混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。另外，在檢查混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，要隨時(shí)記錄好所有的基本情況，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行及時(shí)的反饋，以便于后期處理，另外，還要做好后續(xù)工作的備案，便于再次出現(xiàn)此類情況時(shí)，能夠便于人員進(jìn)行查閱和借鑒有關(guān)情況，做好混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的防治工作。

4 混凝土裂縫的處理措施

表面修補(bǔ)法：這種修補(bǔ)方法比較常見，比較適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫、深進(jìn)裂縫的處理。一般可以采用以下三種措施：一是在裂縫的表面涂抹水泥漿，再或者可以在混凝土表面涂刷油漆等防腐材料，三是在裂縫表面粘貼玻璃纖維布等，這樣能夠有效避免混凝土擴(kuò)大裂縫的范圍。

填充法：如果要補(bǔ)比較寬的裂縫的話，可以選擇使用材料，直接將裂縫進(jìn)行填充，方便簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。如果要填充比較淺的裂縫，或者是小型裂縫的話，可以開“V”形槽，進(jìn)行填充處理。

嵌縫封堵法：灌漿法的適用范圍更加廣泛，對(duì)于一些細(xì)微裂縫或者是大裂縫都可以采用此方法，并且最后的處理效果也比較好。其處理步驟是，首先對(duì)裂縫進(jìn)行鑿槽，其次在槽中開始嵌填材料，例如塑性或是剛性止水材料，以此把裂縫封閉起來。

結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法：一旦裂縫已經(jīng)影響了混凝土的結(jié)構(gòu)時(shí)，一般都會(huì)采用補(bǔ)強(qiáng)法。

5 工程案例分析

某市5#、6#樓工程，結(jié)構(gòu)型式采用框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程 1～2層梁板C30、墻柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。工程一、二層梁板、墻模板拆除后，發(fā)現(xiàn)部分剪力墻和梁出現(xiàn)裂縫。

從剪刀墻和梁中產(chǎn)生的裂縫特征中進(jìn)行分析和探究，究其原因，主要是由于混凝土干縮所致。由于強(qiáng)度等級(jí)高，施工是在高溫夏季，施工中缺乏采取相應(yīng)有效措施來降低混凝土中產(chǎn)生的水化熱以及混凝土界面上的氣溫，致使混凝土中的水分被模板吸收和蒸發(fā)掉，使混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫。

之后采取了相關(guān)措施，采用環(huán)氧樹脂，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。裂縫的寬度、長(zhǎng)度在封閉前繼續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，裂縫無(wú)繼續(xù)發(fā)展。最后對(duì)穩(wěn)定的裂縫，采用化學(xué)灌漿進(jìn)行處理，恢復(fù)梁和剪力墻的整體性及使用功能，防止了鋼筋銹蝕。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，混凝土材料作為建筑工程中使用的最多的材料，也愈發(fā)得到廣泛的重視。而外界環(huán)境的變化及多種因素都是能夠?qū)е禄炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的重要原因，一方面，建筑管理部門可以加大管理力度，另一方面，施工人員可以通過采取嚴(yán)格有力的防治措施，避免混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，并解決此類問題，使建筑結(jié)構(gòu)更加安全和穩(wěn)定，從而有效保障建筑行業(yè)的發(fā)展。