建筑混凝土施工的裂縫原因與防治方法

馬錦希

（廣州市第二建筑工程有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著建設規模的持續擴大，為滿足混凝土結構現澆作業需求，現代建筑工程中，普遍采用大體積混凝土技術，其有著表面系數小、內部升溫快的工藝局限，在施工期間時常出現混凝土開裂問題，對建筑物結構性能、使用壽命造成嚴重影響，由此引發結構滲漏水、形成抗震薄弱環節等多項問題出現。在這一工程背景下，對混凝土裂縫的防治處理，是保障建筑物使用安全、推動建筑施工水準持續提高的關鍵。

1 建筑混凝土裂縫類型及形成原因

1.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫主要出現在混凝土現澆完畢到硬化成型的時間段內，在混凝土表面形成寬度較大、沿受力鋼筋與箍筋方向規則性分布的結構裂縫，或是在混凝土結構厚度較小時在表面形成直線狀的貫穿性裂縫。這類裂縫的形成機理在于，塑性狀態下的混凝土固體顆粒受到減水劑等外加劑影響，在表面形成水泥漿，表面水分蒸發速率明顯高于泌水速率，隨著時間推移，混凝土水分蒸發面持續下降，當蒸發面低于新拌混凝土表面時，形成凹液面，在毛細管壓力作用下推動周邊固體顆粒相互靠近，由于顆粒平均距離縮短而出現漿體收縮現象，在收縮量超標后便會形成裂縫。同時，當混凝土結束塑性階段后，固體顆粒將恢復到固定狀態，停止毛細作用，不會在后期形成塑性收縮裂縫。在建筑混凝土結構施工期間，如果出現混凝土含水量過高、現場環境干燥、現場氣溫偏高與風速過快、混凝土表面未采取覆蓋保護措施、混凝土表面水分蒸發速度過快等情況，會增加混凝土體積收縮量，因實際收縮量遠超過同時期混凝土強度而形成塑性收縮裂縫[1]。

1.2 溫度裂縫

混凝土溫度裂縫常見于現場環境溫差較大、采取大體積混凝土技術的建筑工程中，因外部氣溫異常變化和內表溫差過大而在表面與內部形成裂縫。例如，從混凝土內外溫差角度來看，當混凝土澆筑完畢后會進行一段時間的水化反應，持續向外釋放熱量，由于大體積混凝土表面系數小和內部溫升速度快，如果未采取有效溫控措施，會在結構中形成超過抗拉強度的溫度應力，在應力作用下形成裂縫，混凝土內表溫差越大，則裂縫寬度越大，對結構性能與耐久性造成更為嚴重的影響。而從外部氣溫角度來看，現場環境氣溫直接影響到混凝土表面溫度，如果遇到寒潮來襲，或是現場氣溫偏低，會隨之降低混凝土表面溫度，但并不會影響到內部溫度，最終因混凝土內表溫差過大而形成溫度裂縫。此外，配合比不當也是引發混凝土溫度裂縫形成的一項重要原因，在建筑大體積混凝土施工期間，錯誤選用水泥品種、水泥用量超標，導致混凝土在水化期間釋放過多的水化熱量，使得混凝土內部溫升速度過快、內表溫差失控，在混凝土澆筑完畢3～5d內形成溫度裂縫。

1.3 沉降裂縫

混凝土沉降裂縫是因下方基礎結構出現不均勻沉降現象和產生過大沉降量而形成的一種裂縫，主要表現為深入型裂縫和貫穿型裂縫，裂縫與地面基本保持垂直狀態。在建筑混凝土施工期間，沉降裂縫形成原因包括下方地基軟硬不均、過早拆模、直接在凍土層上支設模板與現澆混凝土。例如，在凍土層上直接現澆混凝土時，如果混凝土結構未在冬季結束前達到設計強度，隨著氣溫回升，凍土層逐漸解凍，土層強度與承載性能隨之降低，在承受較大上部荷載的情況下出現化凍下沉現象，由此引發沉降裂縫的形成[2]。

1.4 化學反應膨脹裂縫

化學反應膨脹裂縫常見于混凝土表面，呈現龜裂形狀和網狀裂縫形狀，形成原因包括使用安定性較差水泥、骨料堿性超標、振搗不良、鋼筋銹蝕。例如，在選用堿性超標的骨料來制備混凝土時，在混凝土攪拌、澆筑與硬化成型期間，活性骨料與堿性離子相互接觸后進行一系列化學反應，并在反應期間持續吸收外部水分，致使混凝土體積膨脹、形成裂縫。而在使用安定性較差水泥材料時，將在混凝土水化過程中持續生成鈣礬石，形成膨脹裂縫。

1.5 干縮裂縫

干縮裂縫常見于混凝土平面部位和結構變截面處，呈現為走向縱橫交錯、缺乏規律性的細小裂縫。干縮裂縫形成原因在于，混凝土養護操作不當，在養護期間的水分蒸發速率過快，表面長時間處于干燥狀態或干濕交替狀態，因缺乏水分而導致體積收縮，在內部約束作用下產生過大拉應力，最終形成干縮裂縫。

2 建筑混凝土裂縫通病的防治方法

2.1 材料質控

為減小材料因素對混凝土裂縫形成概率、結構性能造成的影響系數，必須嚴格控制材料質量，從原材料性能檢驗、混凝土運輸、成品材料檢驗3方面著手，具體如下。

2.1.1 原材料性能檢驗

在混凝土拌和前，對拌合水pH、粗細骨料粒徑、水泥品種與干燥程度、外加劑品種進行全面檢查，退回存在質量缺陷與規格有誤的材料，如不得使用潮濕結塊水泥。隨后，根據混凝土拌和要求，對原材料進行預處理，篩除粗細骨料中夾雜的腐殖土等雜質，將骨料含泥量控制在3%以內，把水泥運往干燥庫房內進行密封堆放，濾除拌合水中的雜質，或直接使用水質較高的飲用水作為拌和水。

2.1.2 混凝土運輸

準備專用混凝土罐車來運輸材料，在運輸期間始終保持罐車勻速轉動狀態，避免混凝土分層離析。同時，嚴格控制混凝土運輸時間，要求所制備混凝土在限定時間內運輸入場、投入使用，如果存放時間過長，和易性等多項性能都將出現明顯下滑現象，容易在后續澆筑、硬化成型期間形成裂縫。

2.1.3 成品材料檢驗

待混凝土材料運輸入場后，對混凝土的坍落度、密度、和易性、抗壓/抗析強度、劈裂強度等多項性能進行逐項檢測，對比檢測結果與性能指標要求，禁止將質量不達標材料投入使用。以混凝土坍落度為例，一般情況下，要求混凝土坍落度保持在18～22cm以內。同時，為預防產生不必要的材料損耗，對離析混凝土進行重復攪拌，在混凝土流動性不達標添加少量減水劑進行二次調整，再將處理后的混凝土材料投入使用[3]。

2.2 配合比優化設計

在配合比優化設計環節通常采取原材料優選、混凝土試拌兩項防治措施，具體如下：①原材料優選是綜合分析現場環境條件、混凝土施工標準、工藝技術等因素來選擇恰當的原材料品種。例如，在采取大體積混凝土技術時，需要選用連續級配碎石作為粗骨料、選用粉煤灰或礦渣粉作為摻合料、選用中砂作為細骨料，選用粉煤灰硅酸鹽水泥等低水化熱品種水泥，以及在攪拌期間使用到高效減水劑、緩凝劑和引氣劑等外加劑。②混凝土試拌是按照既定配合比方案來制備少量混凝土，將樣品送至實驗室化驗檢測，根據檢驗報告與混凝土表現情況來調整配合比方案，如在混凝土泌水量較多時增加減水劑用量，在混凝土抗裂性能不佳時摻入適量纖維材料。

2.3 混凝土溫度控制

為有效控制混凝土內表溫差與澆筑溫度，避免因內表溫差、混凝土表面與現場溫度差值過大、混凝土溫升速度過快而形成溫度裂縫，需要采取入模溫度控制、內表溫差控制、現場溫度控制3項措施，具體如下。

2.3.1 入模溫度控制

混凝土入模溫度與內部最高溫度有著緊密聯系，在入模溫度過高、過低時，都會影響到混凝土硬化成型效果，容易形成溫度裂縫。因此，在混凝土現澆作業開始前，施工人員需要對混凝土溫度進行測量，把溫度控制在5～30℃區間內，必要時采取冷卻降溫、預加熱等方法來調節溫度。

2.3.2 內表溫差控制

提前在澆筑區內設置感溫探頭，定期對混凝土表面、結構內部與現場環境溫度進行測量。在混凝土內表溫差臨近限值，或是混凝土內部溫升速度超出預期時，則在澆筑區內預埋管路中流通冷卻水來帶走內部釋放的多余熱量，或是在混凝土表面蓄積熱水來提高表面溫度[4]。

2.3.3 現場溫度控制

在工程現場氣溫異常變化時，采取相應措施來控制現場氣溫，或是減小環境溫度對混凝土溫度造成的影響。例如，在現場氣溫偏低時在混凝土表面包裹棉簾等保溫材料，也可以采取蒸汽養護法，持續在作業區域生成高溫蒸汽。而在現場氣溫偏高時，搭建遮陽擋棚，阻擋太陽光直接照射混凝土。

2.4 工藝過程控制

在現代建筑工程中，混凝土技術有著工藝流程煩瑣、作業難度大、成型質量可控性差的施工特點，如果在工藝過程中出現提前拆模、混凝土振搗時間不足、前后層混凝土澆筑間隔時間過長等問題，都有可能形成結構性裂縫，存在質量安全隱患。因此，為預防混凝土裂縫問題的出現，必須加強工藝過程控制力度，正確掌握各道工序的技術操作要點，確保施工技術方案得到貫徹執行。

（1）基層處理。對混凝土結構下方基礎結構的平整度、承載性能與穩定性進行檢查，如果在松軟土層、凍土層上支設模板與澆筑混凝土，為預防沉降裂縫形成，需要采取注漿加固、強夯、堆載預壓等方法對基礎結構進行加固處理，或是合理安排工序流程，在凍土層解凍前完成拆模作業。

（2）混凝土澆筑。在混凝土結構幾何尺寸較大情況下，采取分層澆筑方式，混凝土層厚度不宜超過0.3m，并把澆筑高度控制在2m內，或是額外設置溜槽等裝置，避免出現混凝土離析現象。同時，為預防施工冷縫形成，要求連續性完成混凝土現澆作業，待下層混凝土初凝前，必須完成上層混凝土澆筑振搗操作，可選擇添加緩凝劑來延緩初凝時間。而在混凝土中斷澆筑、下層提前初凝時，施工人員對初凝混凝土進行強力攪拌。

（3）混凝土振搗。在混凝土水化反應期間，會產生一定的混凝土收縮量與徐變量，在混凝土表面形成細微裂縫，對混凝土觀感質量造成影響。因此，在一次振搗完畢后，需要在混凝土臨近初凝1h時重復開展振搗作業，起到改善混凝土結構狀態、增強抗滲性能的作用。隨后，在混凝土臨近終凝時開展二次抹面作業，施工人員手持滾筒反復滾壓混凝土表面，消除表面裂縫、保持表面光滑狀態。

（4）混凝土養護。為預防干縮裂縫與溫度裂縫形成，重點做好保溫、保濕方面的養護工作。其中，在保溫方面，定期測量混凝土內表溫度與養護環境溫度，在環境氣溫偏低時采取蒸汽養護法來維持5℃以上溫度，在表面溫度偏低時采取蓄水養護法來提高表面溫度，在內部溫度偏高時采取循環冷卻法來降低內部溫度、控制溫升速度[5]。而在保濕養護方面，在混凝土表面覆蓋塑料薄膜或是堆放浸濕麻布袋起到表面鎖水作用，定期在表面灑水潤濕，同步檢查混凝土水分蒸發速率和養護環境空氣濕度，根據蒸發速率、空氣濕度變化情況來實時調整灑水養護方案。

（5）模板拆除。要求施工人員根據混凝土強度提升情況來選擇恰當拆模時機，在養護持續時間到達預定值后，對試塊強度進行檢測，如果試塊強度達到一定比例的設計強度值，即可組織開展拆模作業，按順序先后拆除非承重部位與承重部位模板。同時，禁止施工人員采取野蠻拆模行為，如果在拆模期間出現混凝土與模板粘連、表面形成裂縫、缺棱掉角等問題，需要對缺陷部位進行修補處理，如采取灌縫修補法，清理裂縫內部與表面灰塵污漬，在縫內灌注環氧樹脂膠液，由灌縫膠與混凝土形成整體結構。

2.5 編制專項裂縫防治方案

考慮到混凝土裂縫問題有著種類繁多、成因復雜的特征，不同類型裂縫的表現形式、出現時間、形成原因和造成影響存在明顯差異。因此，為提高混凝土裂縫防治工作的針對性，必須結合裂縫類型來編制專項防治處理方案。例如，針對混凝土塑性收縮裂縫問題，需要采取潤濕混凝土表面、縮短工序交接時間、優化配合比方案三項防治措施，通過控制混凝土塑性收縮量來預防裂縫形成。①潤濕混凝土表面，提前把模板板材在水中浸泡一段時間、在基面上灑水潤濕，以及在定期在混凝土表面以噴霧形式噴淋少量水分，避免基面和模板吸收過多混凝土水分，保持水分蒸發速率和泌水速率的穩定狀態。②縮短工序交接時間，待混凝土現澆完畢后，施工人員必須在限定時間內開展養護作業，避免因工序交接不及時而導致混凝土長期受到外部環境侵蝕而散失過多水分。③配合比優化，在混凝土攪拌期間摻加適量粉煤灰、緩凝減水劑等摻合料與外加劑，也可以添加纖維材料，如PP聚丙烯纖維、PVA聚乙烯醇纖維、玻璃纖維等，纖維體將在基體中均勻分散，起到抑制收縮程度、增強結構韌性、減小裂縫寬度等多重作用。

3 結語

綜上所述，混凝土裂縫是現代建筑工程中的一類典型質量通病，建筑企業與工程人員需要對混凝土裂縫防治工作予以充分重視，深入了解裂縫類型、明確裂縫形成原因，針對性采取裂縫防治方案，盡最大努力降低混凝土裂縫形成概率，做到對癥下藥。