建筑施工中裂縫的成因與防治措施

郭彥斌

1 概述

隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種結(jié)構(gòu)形式的建筑，這些結(jié)構(gòu)形式中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式的建筑最為廣泛，適用于各種建筑上，尤其以住宅樓、寫字樓、教學(xué)樓等建筑居多，從20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑迅速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系積累了很多工程經(jīng)驗(yàn)和科研成果，出現(xiàn)了高層、超高層建筑，其結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為:取材容易、能合理用材、耐久性好、耐火性好、可模性好、整體性好。

混凝土缺點(diǎn)為:自重較大，抗裂性較差，隔熱隔聲性能較差，施工中混凝土經(jīng)常出現(xiàn)蜂窩、麻面、漏筋、裂縫等質(zhì)量缺陷。在這里我重點(diǎn)談一下質(zhì)量缺陷之一裂縫，混凝土裂縫給我們生活會(huì)帶來(lái)很多不便，還會(huì)使我們對(duì)建筑物的安全產(chǎn)生擔(dān)心。

2 裂縫產(chǎn)生的原因及主要原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫，在這里我主要談一下宏觀裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)宏觀裂縫分為三種:

1)由外荷載作用引起的，這是最為普遍的一種情況，即按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的;

2)結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的;

3)變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由于溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結(jié)構(gòu)變形。

施工過(guò)程中裂縫的產(chǎn)生有多種因素，其主要有設(shè)計(jì)原因、施工原因、混凝土材料本身原因、施工環(huán)境及人為使用不當(dāng)原因。

1)設(shè)計(jì)原因。設(shè)計(jì)原因中又有幾種原因，不外乎樁基，配筋不合適、地質(zhì)勘察情況等。一般樁布置與上部荷載不對(duì)稱時(shí)，容易形成沉降縫，或當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不理想而沒有采取適當(dāng)措施或采取措施不適當(dāng)時(shí)也會(huì)形成沉降縫，或當(dāng)配筋按照構(gòu)造布置而不按照GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定中所正確采取的伸縮縫距離時(shí)，裂縫也易出現(xiàn)。

2)施工中的原因。當(dāng)施工過(guò)程中進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，施工人員任意加水，振搗不到位都會(huì)形成裂縫，另外當(dāng)過(guò)早拆模及過(guò)早上人、上材料，施工中沒有覆蓋塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差大等都是形成裂縫的原因。管線交叉太多也容易產(chǎn)生裂縫。

3)混凝土材料的原因。混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)的不合理，原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))?；炷翉S家坍落度控制差，采用過(guò)期的UEA微膨脹劑，采用了質(zhì)量不合格水泥，都會(huì)形成裂縫。

4)施工環(huán)境的原因。在澆筑時(shí)遇上下大雨，氣候溫度驟然變化，模板變形，尤其是薄而長(zhǎng)的混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)溫度、濕度變化較敏感，常因附加的溫度收縮應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂，溫度和濕度的變化對(duì)混凝土裂縫影響很大，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工尤為重要，在施工中必須嚴(yán)格控制。

5)人為原因。使用不當(dāng)，當(dāng)投入使用后，業(yè)主裝修裝飾時(shí)隨意在混凝土上開口鑿洞，造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致混凝土開裂。

3 預(yù)防裂縫產(chǎn)生的具體防治措施

從我國(guó)的GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表3.3.4看出，裂縫控制等級(jí)分為三種等級(jí)，不同等級(jí)及環(huán)境有著不同的等級(jí)和寬度要求，不同的混凝土結(jié)構(gòu)其裂縫寬度也有不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范中允許裂縫最大寬度為0.2 mm～0.4 mm，但作為裂縫控制來(lái)說(shuō)，應(yīng)以預(yù)控為主。

3.1 設(shè)計(jì)措施

要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范中所規(guī)定間距設(shè)置伸縮縫，個(gè)別地區(qū)應(yīng)根據(jù)氣候溫差可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)減小伸縮縫間距。對(duì)樁基礎(chǔ)以及地質(zhì)勘察情況要進(jìn)行仔細(xì)的研究，根據(jù)不同的情況制定準(zhǔn)確、穩(wěn)妥的地基處理方案，避免因地質(zhì)與荷載所引起的不均勻沉降。按照GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，合理設(shè)置后澆帶，以減小混凝土溫度收縮應(yīng)力，鋼筋的配置要合理，不要超筋或少筋，同時(shí)要考慮溫度收縮應(yīng)力的變化時(shí)需設(shè)加強(qiáng)鋼筋。避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中，重視對(duì)構(gòu)造鋼筋的配置。

3.2 施工技術(shù)措施

施工中改善混凝土的性能，提高混凝土抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫通裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性是比較困難的，因此施工中必須以預(yù)防貫通裂縫的發(fā)生為主。

施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)施工操作人員的培訓(xùn)教育，施工前項(xiàng)目技術(shù)人員要做好技術(shù)交底工作，施工中主要檢查混凝土澆筑時(shí)是否產(chǎn)生離析，檢查混凝土的坍落度，振搗是否密實(shí)，是否及時(shí)覆蓋塑料薄膜，達(dá)到條件時(shí)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用木模時(shí)要充分濕潤(rùn)，以利保濕和散熱。拆模時(shí)間要嚴(yán)格控制，要符合規(guī)范要求，混凝土在達(dá)到上人強(qiáng)度后才可以進(jìn)行施工操作，同時(shí)溫差大時(shí)或天氣嚴(yán)寒時(shí)注意使用覆蓋物并及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

施工工藝上，應(yīng)避免過(guò)振和漏振，對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗、二次抹面，盡量排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡?，F(xiàn)澆板中的管線布置要盡量避免三層交叉。在混凝土裂縫的預(yù)防中，對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)尤為重要。為使早期盡可能減少收縮，需主要控制好構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，避免表面水分蒸發(fā)過(guò)快，產(chǎn)生較大收縮的同時(shí)，受到內(nèi)部約束而易開裂。對(duì)于大體積混凝土而言，應(yīng)采取必要的措施(埋設(shè)散熱管、通冷水排熱)，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)表面、中間、底部溫度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差宜控制在25℃以內(nèi)，否則會(huì)因溫差過(guò)大產(chǎn)生裂縫。具體措施:

1)降低水泥水化熱溫度。

選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥、抗硫酸鹽水泥或粉煤灰水泥)配制混凝土。使用粗骨料，摻加粉煤灰等摻合料或摻加減水劑，改善和易性，降低水灰比，控制坍落度，減少水泥用量，降低水化熱量。利用混凝土后期(90 d，180 d)強(qiáng)度，降低水泥用量。在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷水，降低混凝土水化熱溫度。

2)降低澆筑入模的溫度。

選擇較低溫季節(jié)澆筑混凝土，避開熱天澆筑混凝土;對(duì)澆灌量不大的塊體，安排在下午3:00以后或夜間澆灌。夏季采用低溫水或冰水拌制混凝土，對(duì)骨料噴冷水霧或冷氣預(yù)冷;或?qū)橇线M(jìn)行護(hù)蓋或設(shè)置遮陽(yáng)裝置;運(yùn)輸工具加蓋防止日曬，降低混凝土拌合溫度。摻加緩凝型減水劑;采取薄層澆灌，每層厚度為200 mm～300 mm，減緩澆灌強(qiáng)度，利用澆灌面散熱。

3)增強(qiáng)混凝土的拉伸強(qiáng)度。

選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土振搗，提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減小收縮，保證施工質(zhì)量。采取二次土料法、二次振搗法。澆灌后及時(shí)排除表面泌水，以提高混凝土強(qiáng)度。在基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置必要的溫度配筋，在基礎(chǔ)截面突然變化、轉(zhuǎn)折部位，底(頂)板與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中。在基礎(chǔ)與墻、地坑等接縫部位，適當(dāng)增大配筋率，設(shè)暗梁，以減輕邊緣效應(yīng)，提高抗拉伸強(qiáng)度，控制裂縫開展。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，提高早期相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。

4)加強(qiáng)施工中的溫控。

做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩慢降溫，充分發(fā)揮徐變性，降低溫度應(yīng)力。夏季避免暴曬，冬季采取保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度。采取長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)護(hù)，規(guī)定拆模時(shí)間，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)行情報(bào)信息化施工，控制混凝土本身內(nèi)外溫差在25℃，表面溫差和基層溫差均在20℃以內(nèi)，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施。合理安排施工程序，控制混凝土均勻上升，避免過(guò)大高差。

5)其他裂縫的技術(shù)措施。

避免降溫與干縮共同作用，導(dǎo)致應(yīng)力累加。采取技術(shù)回填土，避免結(jié)構(gòu)側(cè)面長(zhǎng)期暴露，同時(shí)盡快搞好防水設(shè)施，使地下水位上升，預(yù)防在降溫最危險(xiǎn)期內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的脫水干縮和濕度變化。在混凝土中摻加水泥用量1%的UEA混凝土微膨脹劑，配制微膨脹補(bǔ)償收縮混凝土，以抵消混凝土后期由于干縮和降溫引起的混凝土收縮，避免或減輕混凝土開裂的可能性。采取“雙控計(jì)算”措施，控制結(jié)構(gòu)溫度收縮應(yīng)力在允許安全范圍內(nèi)，即在施工前按施工條件和擬采取的防裂控制措施，計(jì)算可能產(chǎn)生的最大降溫收縮拉應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)該齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，調(diào)整所采取的措施，使應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi);混凝土澆筑后，根據(jù)實(shí)測(cè)溫度和溫度升降曲線，計(jì)算每階段降溫時(shí)，混凝土的累計(jì)拉應(yīng)力，當(dāng)大于該齡期的混凝土抗拉極限強(qiáng)度，采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，控制內(nèi)外溫差在25℃范圍內(nèi)，使其緩慢降溫，提高彈性模量，充分發(fā)揮漸變特性，使各階段降溫時(shí)混凝土的累計(jì)拉應(yīng)力小于該齡期混凝土允許的抗拉強(qiáng)度，以控制裂縫出現(xiàn)。

3.3 材料方面

混凝土廠家必須使用合格的材料，在配制混凝土?xí)r水泥、砂、石子的質(zhì)量須嚴(yán)格控制，外加劑的質(zhì)量及摻量也要嚴(yán)格控制，配制強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 環(huán)境方面

避免在雨天或雪天進(jìn)行混凝土澆筑，天氣炎熱時(shí)要對(duì)混凝土采取降溫措施和澆水養(yǎng)護(hù)，按規(guī)范要求每天澆水4次，養(yǎng)護(hù)7 d，在冬季施工時(shí)混凝土表面要采取保溫措施，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度，拆模后可以刷混凝土養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不得進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。溫度和濕度對(duì)混凝土影響較大，施工中要加強(qiáng)對(duì)溫度和濕度的監(jiān)測(cè)，當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫，早拆模會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力疊加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，因此在拆除模板后要及時(shí)對(duì)混凝土采取覆蓋保溫措施。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度變化導(dǎo)致形成裂縫，因此說(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:施工時(shí)加強(qiáng)測(cè)溫工作，防止混凝土內(nèi)外溫差及表面溫度梯度。冬季施工要防止混凝土受凍，要控制混凝土的出罐溫度和入模溫度。對(duì)混凝土要及時(shí)進(jìn)行覆蓋保溫，在達(dá)到養(yǎng)護(hù)條件時(shí)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.5 人為方面

業(yè)主或裝修人不得隨意拆墻、鑿洞。裝修人不得未經(jīng)原設(shè)計(jì)單位同意就變動(dòng)建筑主體和承重結(jié)構(gòu)，不得擴(kuò)大承重墻上原有的門窗尺寸，拆除連接陽(yáng)臺(tái)的混凝土墻。裝修人應(yīng)當(dāng)服從物業(yè)管理單位的管理，應(yīng)與物業(yè)管理單位簽訂住宅室內(nèi)裝飾裝修管理服務(wù)協(xié)議，物業(yè)管理單位應(yīng)當(dāng)將住宅室內(nèi)裝飾裝修工程的禁止行為和注意事項(xiàng)告知裝修人。裝飾裝修要符合相關(guān)法律、法規(guī)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土裂縫的產(chǎn)生因素較復(fù)雜，分析起來(lái)要從幾個(gè)方面綜合考慮，處理時(shí)要寫出處理方案，參建各方要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范、工藝、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。在裝修時(shí)房屋管理部門要加強(qiáng)對(duì)裝修人的管理，裝修人要按相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)范要求去進(jìn)行施工。

[1]GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CECS 25∶90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[3]梁敦維.建筑施工工程師手冊(cè)[M].太原:山西科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[4]王壽華，王家雋，朱維益.建筑施工手冊(cè)[M].第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.