土建施工中混凝土裂縫成因及控制措施

何春生

福建六建集團(tuán)有限公司

1 引言

混凝土是建筑施工常用的一種混合型材料，其主要構(gòu)成成分包括水泥、砂石和水，一種非均質(zhì)的脆性建筑用材。現(xiàn)階段，混凝土仍是我國建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用且必備的施工材料，據(jù)有關(guān)研究統(tǒng)計(jì)表明，使用混凝土作為基材的建筑物隨著時(shí)間的推移必然會(huì)出現(xiàn)裂縫，建筑物若有裂縫生成會(huì)影響混凝土的抗?jié)B能力，從而引起起支撐和連接作用的鋼筋發(fā)生銹蝕以及混凝土的進(jìn)一步碳化等，從而使建筑物的質(zhì)量遭到影響，減損建筑物的使用年限，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)一系列安全事故和問題，給人們的生活帶來諸多不利影響。所以，探討混凝土裂縫形成的原因及針對(duì)問題采取一定預(yù)防手段進(jìn)行預(yù)防是必要的，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來合理有效地解決混凝土裂縫問題，在施工前及施工準(zhǔn)備階段做好相應(yīng)地預(yù)防措施，對(duì)已形成的裂縫進(jìn)行及時(shí)處理，從而確保建筑物的使用安全與質(zhì)量。引發(fā)結(jié)構(gòu)物裂縫的誘因主要有兩方面：一是外部荷載，二是由溫度、收縮膨脹以及不均勻沉降等因素導(dǎo)致的變形。雖然變形導(dǎo)致的裂縫問題不會(huì)過度影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力，但也會(huì)影響視覺感受。除此之外，還會(huì)使得混凝土對(duì)內(nèi)部鋼筋的保護(hù)不足，進(jìn)一步引發(fā)銹蝕等問題，甚至導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)傾斜、倒塌等危險(xiǎn)情況。

2 混凝土裂縫的成因

2.1 荷載裂縫

混凝土裂縫的形成原因之一在于建筑物的受力，由于荷載作用，混凝土受到拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致建筑物形成裂縫[2]。

另一方面，混凝土是否產(chǎn)生裂縫或裂縫問題的嚴(yán)重程度還收軸壓力與壓應(yīng)力的作用與干擾，這其中還包含在頂部位置形成的裂縫，通常為水平裂縫。在與承重梁連接部位的荷載通常比較集中，當(dāng)該部位的支座斜向裂縫生成，其受到壓應(yīng)力的作用就容易影生裂縫，一般這種緣由是混凝土應(yīng)變值超了單軸所受壓最大峰值壓峰值εp而產(chǎn)生的裂縫，該類裂縫的危險(xiǎn)系數(shù)較大，必須要采取相應(yīng)地手段進(jìn)行規(guī)避與修護(hù)。

圖1 荷載裂縫

2.2 干縮裂縫

混凝土完成澆筑之后，需要在連續(xù)一周的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)工作的目的包括有效干預(yù)產(chǎn)生干縮裂縫。干縮裂縫生成的緣由是主要在于建筑物的內(nèi)外水分所蒸發(fā)時(shí)的速率不相同，因此才導(dǎo)致建筑物里外發(fā)生不一樣程度的形變量，裸露在空氣部分的混凝土因缺乏保護(hù)會(huì)以比較大的速率蒸發(fā)表面水分，因而產(chǎn)生的形變較快較大，內(nèi)部的混凝土因保持一定的溫度與濕度，所以在水分蒸發(fā)方面速度較緩，從而與之相對(duì)應(yīng)變形等相關(guān)方面全部以比較低的速率進(jìn)行，這種情況下才會(huì)出現(xiàn)內(nèi)外形成相對(duì)較大的干縮性變形，混凝土內(nèi)部之間的相互作用會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而形成裂縫。外部環(huán)境的濕度越低的情況下，這種干縮導(dǎo)致的裂縫就會(huì)越嚴(yán)重。

圖2 干縮裂縫

圖3 干縮裂縫

圖4 干縮裂縫

2.3 溫度裂縫

受溫度影響而產(chǎn)生的裂縫主要有兩大類：（1）表面性裂縫，該種裂縫的走向無特定的規(guī)律；（2）貫穿性或者深層性裂縫，這類裂縫與表面性裂縫不同，其形態(tài)與方向與主筋的走向區(qū)域一致，但大小不一裂縫寬度，還有受溫度的影響比較大，表現(xiàn)為在溫度高的情況下形成的裂縫相較于溫度低時(shí)形成的裂縫要窄。溫度裂縫形成的主要誘因歸納如下。

水泥自身的水化熱是形成表面裂縫的主要原因之一，相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員都在不斷致力該問題的解決研究，通常是體積較大的混凝土土建物會(huì)受到這類裂縫的影響較多。大體積的建筑物由于混凝土自身產(chǎn)生的水化熱難以快速揮發(fā)，因此在不同的溫度梯度下會(huì)受到溫度應(yīng)力的很大影響，如果數(shù)值超過一定限度就會(huì)導(dǎo)致裂縫的形成。絕大部分貫穿裂縫形成的主要原因是由于周圍環(huán)境急劇降溫導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)發(fā)生收縮而產(chǎn)生的裂變，即建筑物的體積脹縮被限制住所導(dǎo)致的裂變。此外，混凝土是否形成裂縫還與周圍氣候條件、環(huán)境密切相關(guān)，若受到冷空氣、降雨等氣候變化的影響，使得內(nèi)部溫度與表面溫度有較大的溫差，會(huì)導(dǎo)致溫度梯度達(dá)到變形的限度，進(jìn)而生成裂縫。

圖5 溫度裂縫

2.4 施工致裂縫

工程項(xiàng)目施工管理工作問題近年來一直都存在著這一點(diǎn)的，疏忽管理工作會(huì)導(dǎo)致施工實(shí)際操作的質(zhì)量問題。若在施工管理階段、施工階段以及驗(yàn)收階段產(chǎn)生疏忽，都將嚴(yán)重影響工程項(xiàng)目的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)混凝土澆筑的工作也會(huì)受到嚴(yán)重影響，如極易發(fā)生裂縫問題等，有以下幾方面的主要具體問題。

2.4.1 鋼筋移位

我們?cè)诠嘧⒒炷凉ぷ鞯倪^程中，混凝土本身容易形成比較大的沖擊壓力，另一方面受到施工人員操作不規(guī)范的影響會(huì)發(fā)生鋼筋移位等現(xiàn)象的發(fā)生，從而很難抵抗外界不利條件，在板底等位置形成裂縫，安全事故還會(huì)有可能導(dǎo)致出現(xiàn)。

2.4.2 澆筑振搗不當(dāng)

澆筑過程中的施工操作不規(guī)范，如振搗過度或不夠都會(huì)引起最終建筑不達(dá)標(biāo)的情況發(fā)生。此外如果未將振搗棒拔出和脫離混凝土再移動(dòng)，而是直接在其中拖動(dòng)，將對(duì)混凝土的均勻性及嚴(yán)密性產(chǎn)生不好的影響，有可能會(huì)間接性導(dǎo)致裂縫的形成。

2.4.3 塑性沉降

開始混凝土澆筑時(shí)，這時(shí)混凝土是可塑狀態(tài)下，它的內(nèi)部固體會(huì)受鋼筋阻力及側(cè)面模板的摩擦阻力影響，會(huì)出現(xiàn)沉降的差別，進(jìn)而也會(huì)生成裂縫，因此時(shí)造成的裂縫可能對(duì)內(nèi)部鋼筋造成不良影響，如；鋼筋表面銹蝕引發(fā)等。其中表面水平向鋼筋上部位置、豎向墻柱結(jié)構(gòu)，水平向結(jié)構(gòu)更易形成沉降性的裂縫尤為重要，相對(duì)比較薄的保護(hù)層及較粗的鋼筋，這種現(xiàn)象容易加劇。

3 工程中混凝土裂縫的防治措施

3.1 荷載裂縫預(yù)防措施

荷載裂縫有效預(yù)防，避免其影響混凝土，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該加強(qiáng)裂縫相關(guān)設(shè)計(jì)與控制工作。重視易產(chǎn)生裂縫的位置，綜合不均勻沉降等多方面因素；科學(xué)合理地做好變形縫的位置與相關(guān)設(shè)計(jì)工作；調(diào)節(jié)各部分的受力情況，使得載荷分布均勻，避免過于集中的施加壓力；此外，在滿足截面設(shè)計(jì)、不影響配筋率以及澆筑方便的前提下，使用的鋼筋越細(xì)，鋼筋間距離越小，非常有利于防治開裂現(xiàn)象。

3.2 干縮裂縫預(yù)防措施

有以下幾個(gè)方面干縮裂縫的防范主要措施：一是選取好的水泥原料，有較好收縮性能的水泥不選擇，而是選擇低熱水泥或者是直接選擇粉煤灰水泥，此外，投入使用的水泥的量在保證夠用的前提下，應(yīng)該盡可能地少；二是對(duì)水灰比的設(shè)計(jì)要做到科學(xué)合理，此外，可以適當(dāng)添加一定量的不會(huì)影響混凝土性能的減水劑；三是控制好配合比，原料中對(duì)水的添加量不能大于設(shè)計(jì)值；四是重視對(duì)混凝土建筑后的養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)工作要盡早開始，整體養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要合理到位；五是混凝土設(shè)計(jì)中，對(duì)收縮縫的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

3.3 溫度裂縫預(yù)防措施

溫度裂縫的防治措施主要包含以下幾個(gè)方面。

（1）改變水泥原材料的選擇。

（2）盡量減少水泥的生產(chǎn)投入量，主要包括改善骨料配比、添加粉煤灰以及不影響混凝土性能的減水劑等方法。

（3）適當(dāng)合理地降低水灰比，盡量控制該數(shù)值使其低于0.6。（4）科學(xué)合理的分配原材料的科學(xué)并將其攪拌均勻。

（5）重視降低水化熱的有效措施，包括各種在減水、增塑、緩凝等方面有著優(yōu)良性能的外加劑，以提高其流動(dòng)性、保水性，減緩熱峰帶來的不良影響。

（6）加強(qiáng)溫度測(cè)控，做及時(shí)有效地降溫保護(hù)措施。

（7）一切有效地相關(guān)溫度控制與養(yǎng)護(hù)方法，混凝土澆筑工作完畢后，及時(shí)地做好覆蓋與遮蔽相關(guān)工作，來確保它濕度和溫度，另外，一定要安排養(yǎng)護(hù)時(shí)間充足，以有效提升混凝土的剛度。

3.4 施工裂縫預(yù)防措施

對(duì)于施工裂縫而言，主要有以下防護(hù)措施：一是施工操作滿足規(guī)范要求，不能隨意踩踏已澆筑的混凝土，也不能放置模板以及其他材料，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度得不到保障，要避免影響混凝土的強(qiáng)度；二是施工工序科學(xué)合理地進(jìn)行。例如澆筑大體積混凝土中的工序而言，要注重分層澆筑工作、分塊澆筑，方才能確保散熱充分；三是正式澆筑前，要把基層與模板用水澆濕。另外，模板不能過早拆卸，拆卸時(shí)也要注重順序；四是振搗時(shí)，要振搗充分；五是對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)工作的起步時(shí)間不能過晚，養(yǎng)護(hù)周期也有著嚴(yán)格的要求，適當(dāng)?shù)脑黾訒r(shí)間有利于混凝土剛度。

4 結(jié)論

出現(xiàn)混凝土裂縫問題在于土建工程中由來已久，如果裂縫問題長(zhǎng)期得不到比較有用的處理，就會(huì)直接降低建筑物使用壽命和使用功能，更嚴(yán)重的話甚至影響建設(shè)工程的質(zhì)量，人類居住生產(chǎn)及生活還有可能會(huì)影響，造成混凝土裂縫原因來自多種的方面，因此需要有關(guān)的技術(shù)負(fù)責(zé)人來認(rèn)真科學(xué)性分析它的緣由，相關(guān)措施防護(hù)工作在土建建設(shè)相關(guān)過程中一定要認(rèn)真的及時(shí)恰當(dāng)做好，裂縫處理和加固也一并結(jié)合科學(xué)和有效實(shí)施有關(guān)修護(hù)工作更要重點(diǎn)做好，從而延長(zhǎng)土建建筑工程的使用期，將裂縫所出現(xiàn)的問題及引發(fā)出現(xiàn)相關(guān)損失降小降到最低點(diǎn)。