建筑工程中混凝土裂縫成因及控制措施淺談

吳強

華東建筑設(shè)計研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230088

1 建筑工程中混凝土裂縫概述

混凝土是目前應(yīng)用最廣泛的建筑材料，但混凝土的主要缺點就是抗拉能力差。混凝土結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中會產(chǎn)生程度不同和類型不同的裂縫。細微的裂縫（小于0.05mm）對結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有大的影響，可以允許其存在。但一些較大的裂縫不僅影響建筑物的外觀，而且危害建筑物的安全性和耐久性。在資訊高度發(fā)達的今天，由裂縫帶來的工程質(zhì)量問題受到社會的廣泛的關(guān)注。隨著商品混凝土的廣泛應(yīng)用以及建筑工程復(fù)雜程度的增加，這個問題變得更加突出。因此，對裂縫的科學(xué)處理必須基于對其分類和研究，并有針對性的采取相關(guān)措施將其危害有效地控制在可接受的范圍內(nèi)[1]。

2 建筑工程中混凝土裂縫的主要成因

2.1 塑性變形產(chǎn)生的裂縫

塑性變形裂縫分為塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫兩種。塑性收縮裂縫的成因是混凝土澆筑初期，表面失水過快，當混凝土尚未硬化，彈性模量還處于較低狀態(tài)時，開始產(chǎn)生塑性收縮。混凝土表面限制塑性收縮的拉應(yīng)力如果超過混凝土的抗拉強度時則裂縫產(chǎn)生。塑性收縮裂縫的特征通常是形狀不規(guī)則，裂縫深度一般不大。經(jīng)常出現(xiàn)在新澆筑且暴露在空氣中的表面積較大的混凝土構(gòu)件表面；塑性沉降裂縫的成因是組成混凝土的原材料因密度、質(zhì)量、形狀的差異在澆筑過程中下沉速度不同，混凝土構(gòu)件中的預(yù)埋管線、鋼筋等阻礙了其上方粒徑較大的骨料下沉，但阻礙物兩側(cè)的混凝土依然正常下沉，這種沉降差產(chǎn)生的應(yīng)力會使構(gòu)件表面產(chǎn)生向下直至阻礙物上方的沉降裂縫。塑性沉降裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性危害較大，如不加以重視處理，往后發(fā)展會結(jié)合混凝土的干縮最終形成貫穿裂縫。

2.2 溫度裂縫

溫度裂縫的成因是混凝土硬化過程中水泥釋放出大量的水化熱，使得混凝土內(nèi)部的溫度升高，因為混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，導(dǎo)致內(nèi)外溫度差較大從而形成溫度應(yīng)力。當溫度應(yīng)力超過混凝土表面的抗拉強度時，則產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫一般比較難避免，雖然其對一般房屋建筑工程沒有顯著的直接危害，但對混凝土構(gòu)件的耐久性、抗?jié)B性均有不利影響，同時也會給使用者在感官和心理上帶來不良影響。

2.3 基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫

隨著城市的發(fā)展，人口的增多使得建設(shè)用地變得越來越緊張，一些建設(shè)項目選址位置的地質(zhì)情況不理想，存在著地基承載力不高，或者基礎(chǔ)持力層分布不均勻的情況，如在設(shè)計過程中基礎(chǔ)選型不當或者在施工過程中處理措施有誤，其帶來的問題就是建筑物的基礎(chǔ)會產(chǎn)生不均勻沉降。基礎(chǔ)沉降不均勻會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力和應(yīng)變，當附加應(yīng)力和應(yīng)變大于構(gòu)件的承受能力時，會使構(gòu)件發(fā)生剪切破壞，形成結(jié)構(gòu)裂縫。沉降導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫除了對建筑物外觀和使用功能產(chǎn)生不利影響，還威脅建筑物的安全，需要高度重視。

2.4 由于施工因素而導(dǎo)致的裂縫

施工因素導(dǎo)致的混凝土裂縫成因較為復(fù)雜。振搗混凝土?xí)r的漏振或過振；大體積混凝土施工前對水化熱計算不準確，施工過程中降溫工作不到位；養(yǎng)護混凝土?xí)r澆水不足或保溫措施不到位；混凝土模板拆除時間過早或措施不當；以上種種不規(guī)范的施工行為都會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。由此可見，施工現(xiàn)場的技術(shù)管理對于控制混凝土裂縫的產(chǎn)生有著重要影響。

2.5 后期使用的影響

建筑物建成后實際使用荷載超過設(shè)計限值，使得混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件超負荷承載；業(yè)主的野蠻裝修，隨意拆除承重構(gòu)件或者開洞；項目建設(shè)時未充分考慮周圍環(huán)境的影響，意外的火災(zāi)、地震等因素都會使混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫[2]。

3 控制建筑工程混凝土裂縫的措施

混凝土裂縫的成因比較復(fù)雜，很多情況下不是單一的因素引發(fā)的。必須提前采取相關(guān)措施加以預(yù)防。首先在設(shè)計階段就要通過合理的結(jié)構(gòu)方案、基礎(chǔ)形式、構(gòu)造措施來控制裂縫產(chǎn)生的可能性，盡管不能完全避免由混凝土自身的收縮變形引起的裂縫，但可以從源頭上將影響裂縫產(chǎn)生的各種因素盡可能減少，為下一步施工階段的裂縫控制提供良好的基礎(chǔ)。

3.1 設(shè)計階段

3.1.1 基礎(chǔ)設(shè)計。在設(shè)計開始前的地勘階段就要對建設(shè)場地進行仔細勘察，尤其是對地質(zhì)條件比較復(fù)雜的場地要采取加密勘探孔點等措施來保證地勘報告所提供數(shù)據(jù)的準確性。因為建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計是以地勘報告提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。場地的水文地質(zhì)條件，基礎(chǔ)持力層的深度、持力層承載力的大小、土層的各項參數(shù)等均需準確無誤。在準確的地勘報告基礎(chǔ)上，設(shè)計應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行仔細分析，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計出安全性和經(jīng)濟性兼具的基礎(chǔ)形式。

3.1.2 合理的設(shè)置變形縫。對于上部結(jié)構(gòu)應(yīng)合理地設(shè)置變形縫。對建筑進行沉降縫分割時要注意，每個獨立單元的結(jié)構(gòu)類型要單一，外形形狀要盡量簡單，其所處位置的地基也要均勻。可以根據(jù)經(jīng)驗將沉降縫設(shè)置在某些特定位置。當建筑物超長或有著復(fù)雜平面形狀時，在其轉(zhuǎn)折的部位和分期建設(shè)的部位設(shè)置變形縫也是必要的。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)縫能有效控制不均勻沉降和應(yīng)力集中，減少由此而產(chǎn)生的混凝土裂縫概率。

3.1.3 結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。上部結(jié)構(gòu)要綜合考慮使用功能和施工現(xiàn)場的要求，合理的布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置和確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸大小，避免因結(jié)構(gòu)布置不合理而帶來應(yīng)力集中；加強對構(gòu)造鋼筋的重視，尤其應(yīng)注意在容易產(chǎn)生裂縫的混凝土構(gòu)件受拉區(qū)域設(shè)置合理數(shù)量和直徑的構(gòu)造鋼筋。

在設(shè)計階段對可能會引起裂縫的因素進行科學(xué)預(yù)測，并采取相應(yīng)的措施提前加以控制，是減少混凝土裂縫危害的重要前提。

3.2 施工階段

3.2.1 原材料的選擇。在混凝土的生產(chǎn)階段就要選擇級配優(yōu)良的砂石原料，含泥量符合規(guī)范要求。根據(jù)設(shè)計要求選用與混凝土等級相匹配的水泥品種，盡量避免采用早強水泥。根據(jù)設(shè)計和施工環(huán)境要求選用合適的混凝土添加劑來改善混凝土質(zhì)量，降低混凝土的使用成本。

3.2.2 現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)。在施工過程中改善施工工藝，加強對施工現(xiàn)場的管理，盡可能減少外界因素對混凝土產(chǎn)生裂縫的影響。首先，有必要加強對混凝土澆筑過程中的振搗控制。對坍落度不同的混凝土振搗的時間也有所區(qū)別，避免出現(xiàn)過振或漏振的情況。對已澆筑的大體積混凝土可以在終凝前進行二次振搗，排出因混凝土沁水形成的孔隙和水分，增加混凝土的密實度，提高混凝土與鋼筋的黏結(jié)力，增強抗裂性能。第二，做好混凝土澆筑前的模板支撐工作，使之能夠承受混凝土澆筑時的荷載。混凝土澆筑完畢后應(yīng)對其充分養(yǎng)護，達到設(shè)計要求強度后方可拆模。第三，重視薄弱環(huán)節(jié)的施工管理，對于后澆帶、施工縫、預(yù)埋管線等易容易出現(xiàn)裂縫的薄弱位置應(yīng)有施工預(yù)案。

3.2.3 加強混凝土養(yǎng)護。混凝土養(yǎng)護工作是否到位對混凝土構(gòu)件的質(zhì)量起到非常重要的作用。新澆筑混凝土仍處在凝結(jié)和硬化的過程中，水泥水化速度較快，如果混凝土表面得不到充分的濕潤則會因為脫水產(chǎn)生收縮裂縫。因此按施工規(guī)范進行養(yǎng)護，能有效持續(xù)地為混凝土表面提供合適的溫度和濕度條件，使水泥水化充分完全，從而改善混凝土的工作性能，增強后期抗裂能力。對于大體積混凝土，在澆筑過程中產(chǎn)生大量的水化熱，必要時可采取埋設(shè)散熱孔、埋設(shè)水管通過冷水降溫等措施來避免水化熱過高的情況出現(xiàn)。

施工階段可能會引起混凝土產(chǎn)生裂縫的原因更加復(fù)雜，除了材料因素還有施工方法、養(yǎng)護條件、現(xiàn)場管理等人為的因素。因此加強施工管理對于減少混凝土裂縫的產(chǎn)生有著重要意義[3]。

4 結(jié)束語

混凝土裂縫是常見的質(zhì)量通病，目前還無法杜絕。設(shè)計規(guī)范允許混凝土帶一定寬度的裂縫工作，但較大的裂縫會直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和整體性能。因此對混凝土裂縫的成因進行分析和研究，針對不同成因的裂縫采用與之相適應(yīng)的預(yù)防和處理措施，可以有效地減少裂縫帶來的危害。在合理設(shè)計的基礎(chǔ)上，嚴格按照設(shè)計要求進行規(guī)范施工，采取有效的養(yǎng)護措施，并在施工過程中加強監(jiān)督管理，從多個方面入手，才能提高建筑工程的質(zhì)量。