試論混凝土在土建施工中的開(kāi)裂成因

何新波

【摘要】在目前的建筑工程領(lǐng)域內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)在眾多結(jié)構(gòu)形式中，如鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等，仍然保持舉足重輕的地位，這既基于混凝土結(jié)構(gòu)的承載合理，也基于混凝土本身的良好性能。但是，混凝土結(jié)構(gòu)也存在著不容小覷的弊端，其中，混凝土開(kāi)裂就是十分值得關(guān)注和改善的問(wèn)題。本文就混凝土在土建施工中的開(kāi)裂作出討論，介紹其開(kāi)裂成因及應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；開(kāi)裂；裂縫控制

就目前的土建工程而言，混凝土是運(yùn)用最普遍的建筑材料。這種由水泥、碎石、砂、水和外加劑拌合而成的材料，經(jīng)過(guò)硬化，成為具有強(qiáng)度的人造石材，廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式中。其中，作為粗、細(xì)骨料的碎石、卵石和砂在混凝土中起支撐水泥漿形狀的作用，水和水泥經(jīng)攪拌形成水泥漿，包裹在砂、石表面，并填充在粗細(xì)骨料的縫隙之間，在混凝土拌合時(shí)起潤(rùn)滑作用。在硬化的過(guò)程中，水泥漿類(lèi)似膠合劑，通過(guò)收縮變形將骨料膠和起來(lái)，成為堅(jiān)硬具有強(qiáng)度的整體。外加劑通過(guò)改善混凝土從拌合、凝結(jié)到成型各個(gè)過(guò)程中的不利因素，從而使混凝土強(qiáng)度升高，耐久性增強(qiáng)，具有更優(yōu)質(zhì)的性能。

、混凝土裂縫的種類(lèi)

混凝土結(jié)構(gòu)形成的裂縫根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)安全性穩(wěn)定性是否有危害，將其分為有害裂縫和無(wú)害裂縫。從廣義來(lái)講，裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生影響，那么屬于有害裂縫。表現(xiàn)形式有：裂縫的密度呈網(wǎng)狀；裂縫貫穿結(jié)構(gòu)層；裂縫中有滲漏水；裂縫的深度抵達(dá)構(gòu)造鋼筋；裂縫寬度大于0.2mm，且無(wú)法自愈等等。出現(xiàn)以上情況，需要仔細(xì)檢查裂縫位置，分析裂縫原因，及時(shí)加固修補(bǔ)，防止由裂縫引起的事故發(fā)生。

沒(méi)有出現(xiàn)以上情況的，大體上可歸納為無(wú)害裂縫，例如結(jié)構(gòu)梁上可能出現(xiàn)的塑性鉸，就是無(wú)害裂縫的一種。但是，絕不能忽視任何一處開(kāi)裂，需要在仔細(xì)甄別裂縫類(lèi)型之后，分析其成因，并及時(shí)采取措施，防止無(wú)害裂縫發(fā)展成有害裂縫，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定造成威脅。

2、混凝土裂縫的成因

混凝土形成裂縫的原因有很多種，在土建施工中，混凝土自身制備和施工工藝都有可能成為混凝土開(kāi)裂的原因。

2.1混凝土制備過(guò)程產(chǎn)生裂縫

混凝土在制備過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）混凝土本身具有強(qiáng)度、耐久性、變形特性和和易性等幾種性質(zhì)，基于對(duì)此的不同要求，并受控于經(jīng)濟(jì)、適用的目的，制備混凝土之前需要合理地選用原材料，經(jīng)計(jì)算，確定合適的配合比。

（2）用于實(shí)際工程的混凝土常?？稍跀嚢枵炯袛嚢杌蛟诂F(xiàn)場(chǎng)攪拌。做好計(jì)量工作，要求精準(zhǔn)，砂石的允許偏差應(yīng)小于3%，水泥的允許偏差應(yīng)小于2%。投料順序一般是先投砂石骨料，再投水泥，最后加入水和外加劑。攪拌時(shí)間應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，不少于最短時(shí)間。

（3）在混凝土攪拌站攪拌后的混凝土料漿，通常用料斗、皮帶運(yùn)輸機(jī)以及攪拌運(yùn)輸車(chē)輸送到現(xiàn)場(chǎng)。已經(jīng)就位的混凝土料漿，需要進(jìn)行振搗后密實(shí)。振搗混凝土?xí)r需要注意：應(yīng)分層振搗，每層混凝土厚度不應(yīng)超過(guò)振動(dòng)棒的1.25倍；振搗上層時(shí)，振搗棒需要插入下層混凝土一段距離，且要在下層混凝土初凝之前進(jìn)行。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)的原理是混凝土本身的水化作用，使其硬化，具備一定強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)的條件需要格外嚴(yán)謹(jǐn)，常見(jiàn)的養(yǎng)護(hù)方法除了自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)外，蒸壓養(yǎng)護(hù)、電熱養(yǎng)護(hù)和紅外線(xiàn)養(yǎng)護(hù)也逐步被相關(guān)行業(yè)認(rèn)可。養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵在于對(duì)混凝土溫度和濕度的控制，工地上常采用覆蓋篷布、塑料布等將有待養(yǎng)護(hù)的混凝土緊密遮蓋起來(lái)，溫度的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是20±2°C，濕度不低于95%。

在混凝土的制備過(guò)程中，某些步驟的控制不嚴(yán)格，就容易出現(xiàn)開(kāi)裂。

（1）配合比不合理引起的裂縫。由于混凝土是非均質(zhì)的固、液、汽三相體，在整體體積變化過(guò)程中，即使各部分結(jié)合再緊密，也會(huì)受到不同物質(zhì)體積變化差異帶來(lái)的限制。在混凝土的凝結(jié)硬化過(guò)程中，總體積和液相體積不斷減少，氣相體積在不斷增大，這一變化及其容易引起裂縫的生成。例如水泥漿較之于骨料的百分比過(guò)低，混凝土干燥收縮，終凝結(jié)束形成整體之后，可能出現(xiàn)程度不等的裂縫。但這種裂縫在澆筑后及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，可以獲得明顯的效果。所以，將混凝土原材料調(diào)配到最佳比例，是避免其開(kāi)裂的根本方法。

（2）養(yǎng)護(hù)條件不當(dāng)引起的裂縫。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，自然環(huán)境會(huì)對(duì)混凝土造成一定的影響。其中，日照、淋雨、驟冷驟熱都是導(dǎo)致裂縫最常見(jiàn)的原因。其原理是：混凝土作為具有熱脹冷縮性質(zhì)的物質(zhì)，當(dāng)外部溫差驟然增大，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形，但約束使其不能在外形上產(chǎn)生明顯變化，只能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)間相互作用的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。這些裂縫通常寬度、深淺大小不一，且走向無(wú)規(guī)律，但若不及時(shí)查找原因并采取措施，很容易造成后期危害。另外，干熱和氣流運(yùn)動(dòng)劇烈的天氣，也容易造成裂縫。其原因是混凝土在凝結(jié)過(guò)程中失水過(guò)快，使得骨料密度升高，由于自重而下沉。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，砂石等骨料的下沉還可能受到鋼筋阻擋，這樣便形成鋼筋方向的裂縫?？傊瑸榱吮苊忾_(kāi)裂，養(yǎng)護(hù)混凝土是需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的過(guò)程。

2.2 混凝土施工過(guò)程產(chǎn)生裂縫

在施工過(guò)程中，由于施工材料的選用不合理，施工環(huán)境條件、氣候條件不適宜，澆筑混凝土順序、水化熱的控制及養(yǎng)護(hù)措施不得當(dāng)?shù)?，都?huì)出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂。

2.2.1 鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋混凝土在砌筑完畢之后需要加上一層保護(hù)層，通常由不同的混凝土等級(jí)和鋼筋配筋率決定。但當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度不夠，或是混凝土本身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，鋼筋表面暴露在空氣中，或裂縫已深入到鋼筋，空氣中的水蒸氣、二氧化碳等物質(zhì)與鋼筋相互作用，極易使鋼筋腐蝕。這種現(xiàn)象一旦發(fā)生，鋼筋便會(huì)體積膨脹，由于自身應(yīng)力，使包裹在鋼筋外側(cè)的混凝土開(kāi)裂甚至剝落，最終導(dǎo)致裂縫增大，甚至結(jié)構(gòu)破壞。這種裂縫的危害性極大，補(bǔ)救措施也不甚容易。所以在澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，一定保證鋼筋的配筋率和混凝土保護(hù)層厚度達(dá)標(biāo)。

2.2.2 沉降引起的裂縫

在建筑工程的地基較差，即土質(zhì)松軟不均勻，回填土不密實(shí)時(shí)，或者用于支撐的模板剛度不夠，支模間距過(guò)大，很可能造成由混凝土不均勻沉降、受壓而造成的裂縫。特別是在凝結(jié)過(guò)程中，混凝土由于不均勻沉降，或是受到模板不均勻的側(cè)向力，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)位甚至拉裂，產(chǎn)生貫穿性裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度破壞、建筑物受損。所以這要求澆筑混凝土之前一定要檢查地基的堅(jiān)實(shí)程度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，不符合的盡快處理。模板必須處理干凈，縫隙需拼接嚴(yán)密，表面需平整。

2.2.3 荷載左右引起的裂縫

不論在施工過(guò)程中，還是工程竣工之后，荷載作用始終貫穿其中。大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等偶然荷載，或者可變荷載的估計(jì)不合理，都可能會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)中出現(xiàn)損害。這種裂縫控制的關(guān)鍵在于工程設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要將各方面風(fēng)險(xiǎn)考慮在內(nèi)，選擇合理的計(jì)算模型，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的混凝土結(jié)構(gòu)，不能單為經(jīng)濟(jì)效益而喪失對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的保障。

結(jié) 語(yǔ)

在混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，裂縫的出現(xiàn)雖然不能完全杜絕，但合理控制各個(gè)步驟的影響因素，仔細(xì)分析出現(xiàn)原因，及時(shí)采取措施，都會(huì)減少混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂、損壞等質(zhì)量問(wèn)題。除此之外，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)從改良施工工藝、研制新型外加劑的方向入手，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展中發(fā)揮良好的推動(dòng)作用。

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