試析混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的控制與治理

程 媛

（中國聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052）

施工單位進(jìn)行工程建造時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)常常會發(fā)生裂縫情況，降低建筑整體的安全性和質(zhì)量，存在巨大安全隱患，容易發(fā)生安全事故。所以，技術(shù)人員對此問題要高度重視，及時(shí)掌握相關(guān)情況并了解結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的原因，才能對建筑產(chǎn)生的裂縫有一個(gè)清晰的認(rèn)知。就實(shí)際狀況而言，施工單位在建筑過程中，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生的裂縫是不可避免的，同時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的原因較多，可控因素有限，但是技術(shù)人員仍需要最大程度上降低裂縫對建筑結(jié)構(gòu)造成的各種危害，整個(gè)過程中，需要相關(guān)建設(shè)人員嚴(yán)格控制各項(xiàng)材料和施工工藝，不斷提高建筑整體的建設(shè)質(zhì)量，一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施，降低裂縫對建筑產(chǎn)生的危害。

1 常見裂縫形式

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

通常引起建筑結(jié)構(gòu)性裂縫的原因主要有以下幾方面：（1）結(jié)構(gòu)臨時(shí)添加的載荷超過了原來的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生變化，發(fā)生失衡情況。（2）設(shè)計(jì)問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中沒有全方位考量實(shí)際施工的工作環(huán)境，造成建筑總體的設(shè)計(jì)能力不能達(dá)到建筑的實(shí)際要求。（3）建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題。建筑的設(shè)計(jì)性能達(dá)標(biāo)，但實(shí)際建設(shè)時(shí)相關(guān)工作人員沒有嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，造成建筑實(shí)際的承載力比設(shè)計(jì)值低。（4）其他原因。例如地震等自然災(zāi)害對混凝土結(jié)構(gòu)的影響等，造成建筑結(jié)構(gòu)突然發(fā)生裂縫。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)生的大部分裂縫是非結(jié)構(gòu)性裂縫，發(fā)生裂縫的原因主要是受建筑結(jié)構(gòu)的外部溫度和濕度等因素影響。

1.2.1 溫度影響

混凝土結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境溫度越高，整體建筑結(jié)構(gòu)的凝固速度就越快；反之，溫度越低，建筑結(jié)構(gòu)的失水率就越慢，整體建筑結(jié)構(gòu)的凝固時(shí)間就越長。混凝土凝固時(shí)會發(fā)生水化學(xué)反應(yīng)，其整體的建筑凝固時(shí)間與水化學(xué)反應(yīng)的整體速率成正比。周圍環(huán)境溫度較高時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)失水速率較快，混凝土的整體濕度就會下降較快，造成水化學(xué)反應(yīng)速率加快，最終會影響混凝土的整體性能，促使其發(fā)生收縮裂縫的情況。

1.2.2 濕度影響

混凝土周圍環(huán)境中的濕度很大程度上也會影響混凝土的整體性能，干燥環(huán)境下的混凝土澆灌完成后，其失水速率較快，會產(chǎn)生體積縮小、裂縫情況。

1.2.3 其他因素影響

混凝土的地基發(fā)生沉降、周圍環(huán)境中的腐蝕性物質(zhì)等，都會促使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

上述非結(jié)構(gòu)性裂縫通常情況下不易發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)比較漫長的變化過程。

2 裂縫的危害

2.1 結(jié)構(gòu)整體性能降低

建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫，會在很大程度上影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能，當(dāng)裂縫越來越大，其能夠承受的荷載能力就會越來越低，同時(shí)，建筑的抗?jié)B耐久能力也就會不斷降低，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)報(bào)廢，極易發(fā)生安全事故。

2.2 水滲漏

建筑施工時(shí)，某些建筑需要做防水處理，若混凝土結(jié)構(gòu)整體的防水層沒有進(jìn)行全面處理，施工過程中防水層遭到破壞，可能會產(chǎn)生水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，尤其是在多水的環(huán)境中或受到自然天氣影響產(chǎn)生降雨的情況。上述情況會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和溶蝕。這些滲入到混凝土內(nèi)部的水分不易排出，會在其內(nèi)部不斷循環(huán)，例如，周圍環(huán)境溫度在零度以下時(shí)，水分會發(fā)生凍結(jié)膨脹現(xiàn)象，從而不斷增大裂縫的開裂程度。

2.3 鋼筋腐蝕

混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫后，極易引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋暴露在空氣里，其中，雨水中溶解的SO2和CO2等氣體會隨之進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中，不斷加快內(nèi)部的鋼筋銹蝕程度，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，將混凝土的保護(hù)層撐開，從而形成新的裂縫，如此會形成惡性循環(huán)，使混凝土整體的保護(hù)層失效或產(chǎn)生脫落，而鋼筋也會被腐蝕，不斷變細(xì)，從而失去支撐作用，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生報(bào)廢。

3 裂縫的控制

3.1 荷載裂縫的控制

3.1.1 裂縫控制等級劃分

當(dāng)前，國際上對混凝土的規(guī)范是依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等級進(jìn)行劃分。通常情況下，從結(jié)構(gòu)功能要求、鋼筋在周圍環(huán)境影響下產(chǎn)生的腐蝕程度、不同類別的鋼筋對外部物體或液體的腐蝕敏感度和荷載作用等多方面進(jìn)行考慮。我國進(jìn)行混凝土的規(guī)范也是參考上述因素，通常將裂縫的控制等級分為以下三個(gè)級別：一級標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土結(jié)構(gòu)不能出現(xiàn)裂縫；二級標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中不發(fā)生裂縫；三級標(biāo)準(zhǔn)是混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中允許一定程度的裂縫。

3.1.2 合理選擇混凝土材料

通過合理選擇混凝土材料能夠確保項(xiàng)目的質(zhì)量，水泥的類型和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格與混凝土的結(jié)構(gòu)相匹配，并選擇適合混凝土型號的水泥類型。水灰比應(yīng)考慮環(huán)境因素和項(xiàng)目需求。在攪拌過程中，嚴(yán)格監(jiān)控劑量，以確保混凝土質(zhì)量。根據(jù)比例制成合適的物料后，嚴(yán)格按照行業(yè)確定的混合順序進(jìn)行適當(dāng)混合，并根據(jù)計(jì)算出的比例對物料進(jìn)行排列組合，在添加混合物時(shí)應(yīng)檢查用量。均勻的混合料可確保混凝土的密實(shí)度，結(jié)合相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，不僅確保了混凝土的完全混合，而且降低了人工成本。基于脆性材料的性能，可以提高混凝土的黏度，防止蒸發(fā)流出并逐漸收縮，可有效防止混凝土開裂并避免集料的沉降，同時(shí)使用適量的外加劑等。前期的物料準(zhǔn)備是工程的基礎(chǔ)，材料設(shè)備與項(xiàng)目質(zhì)量直接相關(guān)，也是避免混凝土裂縫的有效工程手段。

3.2 變形裂縫的控制

3.2.1 加強(qiáng)增配構(gòu)造筋

加強(qiáng)增配構(gòu)造筋的整體抗裂性能，目的是提高鋼筋的溫度抵抗應(yīng)力和鋼筋的抗裂性能。若使用增配構(gòu)造筋，需選用小直徑、小間距的配筋。通常，需要挑選直徑8～14mm、間距在150mm的鋼筋，此類型較適合混凝土的防裂性能，同時(shí)，配筋率控制在0.3%～5%。

3.2.2 預(yù)留后的澆縫

預(yù)留后的澆縫是在建筑的建設(shè)過程中為了更好地預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因突然的溫度變化而發(fā)生收縮進(jìn)行的預(yù)留變形縫隙，縫隙會在建筑的建設(shè)過程預(yù)留一段時(shí)間，后續(xù)會進(jìn)行縫隙的填埋和封閉，這樣可確保建造成的混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)同時(shí)完整的無伸縮縫的構(gòu)造。澆筑縫隙的主要作用是為了確保混凝土構(gòu)造的微縫，使其能擴(kuò)大伸縮間距，從而消除建筑結(jié)構(gòu)中的永久伸縮縫。

3.2.3 應(yīng)力集中縫的控制

應(yīng)力集中縫的控制不論在工業(yè)建筑群，還是在民用建筑群，都會在結(jié)構(gòu)周圍打孔或鉆洞，同時(shí)，部分結(jié)構(gòu)在長度方面會發(fā)生端面突變情況，這些結(jié)構(gòu)受到外部環(huán)境的影響發(fā)生收縮現(xiàn)象，在孔洞和斷面的轉(zhuǎn)角部位會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，可采取以下兩種方式解決，一是加固圓孔邊或轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)筋，在建筑的轉(zhuǎn)角處增加斜向的鋼筋或網(wǎng)片；二是在孔洞的邊緣處增加邊角鋼筋，從而有效控制上述位置發(fā)生裂縫。

4 裂縫的治理

4.1 影響較小的裂縫

部分建筑結(jié)構(gòu)的裂縫較小，產(chǎn)生的危害不大，對混凝土構(gòu)造的承載力、耐久度等性能的影響不是很大，可適當(dāng)修補(bǔ)，控制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的表面具有數(shù)量不多細(xì)裂縫時(shí)，可將玻璃布粘貼在裂縫上，通常采用環(huán)氧樹脂粘貼。粘貼前，需要處理好混凝土結(jié)構(gòu)表面，清除表面雜質(zhì)，并保持表面干燥，先填充裂縫，再粘貼玻璃布。根據(jù)不同情況，粘貼不同層數(shù)的玻璃布通常控制在1～2層。對于建筑結(jié)構(gòu)較多的裂縫，可使用涂覆修改的方法，根據(jù)不同的建筑、環(huán)境，選用不同的修補(bǔ)材料，需要注意材料的耐磨性和緩沖性等。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的裂縫較寬時(shí)，可采用砂漿或環(huán)氧樹脂填充，填充前需要整理裂縫，鑿成一定比例的槽，用填充材料抹平表面，保持結(jié)構(gòu)表面的光滑性；當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫寬度較小時(shí)，技術(shù)人員可使用注漿的方法進(jìn)行注漿，封閉裂縫表面，防止漏漿，并做好注漿孔，將環(huán)氧樹脂注入其中。

4.2 影響較大的裂縫

對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響的裂縫，會對整體混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性產(chǎn)生不良影響，需要進(jìn)行加固措施。結(jié)構(gòu)加固，讓其整體的體積質(zhì)量不斷加大，從而提升建筑結(jié)構(gòu)整體性能。通過鋼箍加固，也可防止裂縫的產(chǎn)生，但整體成本較高；應(yīng)力加固的整體費(fèi)用較低，可提升結(jié)構(gòu)的抗外力能力。還可采用其他方式加固，如復(fù)合材料加固法、結(jié)構(gòu)外部黏貼鋼板加固法和噴漿加固法等，可以依據(jù)不同情況采用不同的加固方法。

5 結(jié)語

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的類型有多種形式，受多種因素綜合影響，會導(dǎo)致裂縫不斷增多和擴(kuò)大，若不能及時(shí)采取措施進(jìn)行控制，會產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重會導(dǎo)致建筑的報(bào)廢。因此，建筑施工時(shí)，要不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和建設(shè)過程中的施工工藝，整體提升混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低裂縫的發(fā)生率，同時(shí)，做好各項(xiàng)預(yù)防方案，以便及時(shí)應(yīng)對后期可能發(fā)生的裂縫，最大程度減少裂縫對建筑的危害。