建筑工程結構裂縫控制及其處理技術

鄭楠

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

現代建筑主體結構大多采用鋼筋混凝土材料，該類型材料在強度、耐久性等方面有著十分突出的優(yōu)勢，在提高建筑結構整體穩(wěn)定性、安全性以及抗震性方面都發(fā)揮著重要價值。即便如此，混凝土材料在具體應用中仍然受到不同類型因素的影響可能出現一定的問題，比如結構裂縫是多年來困擾施工人員的常見現象，建筑結構一旦出現裂縫問題，會嚴重威脅到工程主體結構安全，如果沒有及時處理還會發(fā)生建筑結構變形甚至坍塌等嚴重事故，嚴重威脅使用者的生命財產安全[1-2]。為了進一步提高建筑工程結構裂縫控制水平，本文以山東濰坊的濱城基金大廈為研究對象，對該工程混凝土施工過程預防和處理裂縫的方法展開深入探討。

1 結構裂縫概述

濱城基金大廈使用的是框架剪力墻結構，其中地上18 層、地下1 層，筏板基礎厚度為1.0 m，面積較大，施工中采用一次性現澆砼施工方法。技術人員對以往同類建筑混凝土施工裂縫問題進行了總結，得出常見裂縫類型和特點，具體如下。

1.1 裂縫類型

1.1.1 收縮裂縫

收縮裂縫是建筑混凝土結構中最為常見的裂縫形式。混凝土結構澆筑振搗完畢后進入養(yǎng)護階段，養(yǎng)護階段混凝土表面水分蒸發(fā)過快是導致出現收縮裂縫的主要原因，通常通過灑水等方式控制表面濕度，可以有效避免收縮裂縫。

1.1.2 溫度裂縫

混凝土固化過程中水泥和水發(fā)生反應會釋放大量的水化熱，此時內外溫差過大，混凝土結構受到溫度影響發(fā)生熱脹冷縮，內部產生拉應力，當拉應力超過混凝土的約束力時會出現溫度裂縫。通過降低混凝土結構內外溫差可以避免溫度裂縫出現。

1.1.3 墻體裂縫

墻體常常會出現荷載裂縫。墻體是建筑物上部結構向地基傳遞重量的主要途徑，荷載傳遞到地基部位應力隨著深度擴散，同一深度的地基中間擴散的應力多而兩端少。當建筑處于良好地質條件下時不會產生較大的不均勻沉降，但是如果遇到軟土等地質，力的擴散不均勻會導致建筑基礎發(fā)生不均勻沉降，進而出現墻體荷載裂縫。通常此類裂縫在墻體兩端發(fā)生并且傾斜于較大的方向。通過優(yōu)化處理地基可以避免荷載裂縫產生。

1.2 裂縫特點

建筑混凝土結構中出現的裂縫通常寬度大于0.3 mm；建筑墻體中間位置是裂縫頻發(fā)的位置，很少出現于墻體兩端，如圖1 所示。

圖1 墻體裂縫

混凝土養(yǎng)護不到位是引發(fā)混凝土裂縫的常見原因，為此應高度關注養(yǎng)護作業(yè)；常見的豎向結構裂縫大多和豎向結構高度有關，通過分析以往建筑工程結構裂縫可知，很多裂縫會延伸向建筑結構外部，但是裂縫末端難以確定；如果不及時處理裂縫問題會導致裂縫擴散、增多，甚至會威脅結構整體安全。

1.3 產生的影響

在建筑工程建設施工中，混凝土作為一種原材料具有較高利用率，結合諸多研究實踐可發(fā)現，混凝土的耐久性較強、抗壓強度較大，并且強度等級范圍較廣，這些是它得到廣泛應用的主要原因。然而在建筑混凝土工程實際施工中仍存在裂縫問題，若無法第一時間解決，必定導致嚴重后果。

裂縫問題產生的影響如下：①降低建筑結構剛性。結構裂縫出現后會不斷擴大，破壞程度和影響范圍也隨之擴大，進而導致建筑結構剛度有所降低，甚至引發(fā)結構變形、整體安全性降低。②降低結構抗剪力。建筑結構裂縫會導致抗剪承載力有所下降，當下降到臨界值時建筑會出現倒塌等嚴重的安全事故。③影響結構強度。結構裂縫出現后會嚴重制約鋼筋的作用，當空氣、水體等接觸鋼筋材料后鋼筋發(fā)生銹蝕，進而使它性能降低，最終失去支撐和延展作用，影響建筑結構整體強度。④影響上部結構。建筑基礎的不均勻沉降會破壞地基的彎剪力，使基礎結構失去承載性，最終破壞上部結構。

2 建筑工程結構裂縫處理技術

2.1 填充縫隙法

填充縫隙法是在混凝土裂縫中直接填充一些混凝土修補材料，達到混凝土結構修復的效果。該方法憑借技術簡單、成本低等特點被頻繁地應用于混凝土裂縫處理中。但該方法只適合修復寬度不超過3 mm 的淺層裂縫，無法達到修復深層裂縫的效果。水泥砂漿、聚苯乙烯橡膠、纖維修補材料等物質有著較高強度和粘合度，所以常常被應用于混凝土裂縫修補中[3]。在具體施工中，工作人員首先需要用工具鑿開裂縫的兩側形成凹槽，按照U 形或者Ⅴ形進行修整，按照20～100 mm 范圍控制凹槽的寬度，深度應抵達裂縫的底部，如果是較窄的裂縫可以按照15～50 mm 范圍控制凹槽的寬度。

2.2 結構加固技術

2.2.1 增大截面法

工作人員采用構件統一加固處理混凝土橫截面，達到加固的效果。施工人員選用的混凝土材料要充分混合原本構件混凝土，將配置好的混凝土材料澆筑于構件表面，在澆筑過程中注意做好養(yǎng)護處理。在完成施工后，增大了構件的表面積，同時維護原有的表面混凝土層，可以將構件的承載能力、穩(wěn)定性顯著提升。

2.2.2 包鋼加固

用鋼筋、鋼條等包裹加固處理混凝土構件邊角位置，增強混凝土構件的整體剛度。這種方法可以將構件的橫截面積增加，有著十分優(yōu)良的加固效果。

2.2.3 預應力加固

預應力拉桿是預應力加固的主要構件，通過拉桿加固混凝土構件，減小回縮混凝土裂縫，達到控制裂縫發(fā)展的效果。在具體施工中，首先要準備好千斤頂、鋼筋束、張拉機械等工具設施，做好計算和設計。其次，制作和安裝預應力拉桿，計算裂縫情況，完成施工方案審核和優(yōu)化，然后根據設計方案在相應位置安裝預應力拉桿，錨固固定[4]。最后用千斤頂等設備張拉促使裂縫呈現閉合趨勢然后固定拉桿。通過這種方式可以有效提高建筑結構的整體性能，避免裂縫擴大。

3 建筑工程結構裂縫預防措施[5-8]

3.1 材料控制

水泥水化熱是引發(fā)結構裂縫的常見因素，為降低水化熱影響，可以選擇低水化熱的材料，從正規(guī)途徑采購水泥。該工程選用普通硅酸鹽水泥，同時適量添加粉煤灰等外加劑，有效控制水泥用量。

嚴格檢驗骨料物理、化學性能，確認符合國家標準規(guī)定后方可投入使用。在骨料應用中，骨料最大粒徑控制在混凝土結構截面最小尺寸的1/4 以內，并且不超過鋼筋布設間距的3/4。該工程中細骨料選用的是中粗砂。

適量的外加劑不但可以預防結構裂縫，還有助于混凝土整體性能的改善。粉煤灰是最為常見的外加劑，可以節(jié)約水泥，控制混凝土澆筑中水化熱，同時有助于提高混凝土材料和易性。此外，該工程添加木鈣減水劑0.25%可達到降低拌和用水的效果，進一步減少了混凝土凝固階段產生的水化熱。

水泥、水、砂石等材料配比需要通過試驗確定，不同結構強度原材料配比存在一定差異。通常碎石顆粒粒徑為10～40 mm，其中10～30 mm 粒徑的碎石含量應在65%以上。中砂細度模數在2.80～3.00 范圍內。砂石中泥質量分數不超過1%。該工程結構構件砼材料如表1 所示。

表1 不同部位所用混凝土等級

3.2 澆筑和振搗優(yōu)化

混凝土澆筑方法主要包括水平分層、斜向分段、持續(xù)推進等方法。比如該工程基礎結構采用分層澆筑方法，按照不超過20 cm 的厚度控制每層澆筑厚度，第二層混凝土在第一層混凝土初凝前及時澆筑并且振搗，可有效消除兩層之間縫隙。澆筑過程中技術人員應加強對混凝土坍落度、泵送管道密封性等細節(jié)的重視。

通過合理振搗可以提高混凝土結構密實度。該工程采用三道振搗施工方式，按照坡腳、坡中間、坡頂3處同時振搗，振搗工作由專業(yè)人員操作，振搗過程中嚴禁觸碰預埋件、鋼筋、模板。在振搗過程中快速插入振搗棒，維持3～5 s 振搗后緩慢拔出。在完成振搗后刮平表面從而實現混凝土結構平整度的提升。

3.3 養(yǎng)護

一方面，養(yǎng)護階段重點關注混凝土表面濕度，避免表面水分流失過快出現干縮裂縫，在混凝土澆筑振搗后養(yǎng)護人員立刻采取養(yǎng)護措施，在12 h 內灑水養(yǎng)護，并且時刻關注天氣情況，在高溫炎熱的時間段適當增加灑水頻率；另一方面，加大混凝土內外溫度控制力度。該工程埋設混凝土溫度自動化監(jiān)測設備，養(yǎng)護人員動態(tài)監(jiān)測混凝土內外溫差情況，通過灑水降溫等方式將混凝土結構內外溫差控制在25 ℃以內。

3.4 優(yōu)化管理

為避免工程出現裂縫問題，企業(yè)在施工前期根據工程實際需求以及質量保證標準（ISO9002）要求構建了項目指揮部結構，并且編制了混凝土施工質量控制表。該工程明確劃分各個崗位職責、權力、任務，最終各個部門高效落實自身任務，共同合作順利完成工程建設，達到混凝土結構優(yōu)質的質量控制目標。砼工程質量程序控制如圖2 所示。

圖2 砼工程質量程序控制表

4 結束語

結構裂縫是建筑工程施工中常見的問題，本文以濱城基金大廈為研究對象分析了混凝土裂縫處理及預防方法，該工程經過嚴格控制施工技術及各個部門的管控，取得了良好的效果。希望該工程的施工技術方法可以為其他項目提供一定的參考。