淺談混凝土裂縫的產(chǎn)生及防控

王望順

福州市第三建筑工程公司，福建 福州 350001

0 引言

大量的研究表明，混凝土在施工成品后，即使未添加荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件中依然存在著微觀裂縫，但其并不影響構(gòu)件的應(yīng)有性能?？梢哉f(shuō)混凝土的裂縫是相對(duì)的，微觀裂縫也是由混凝土本身在硬化過(guò)程的物理力學(xué)性質(zhì)決定的。危害性程度是可以控制的，具體標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)具體使用的環(huán)境、條件等因素決定的?？茖W(xué)地看待混凝土的裂縫問(wèn)題，結(jié)合設(shè)計(jì)使用要求及研究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的有效措施，使裂縫的危害程度被控制在允許范圍內(nèi)，這樣既保證了建筑的安全性，又兼顧了經(jīng)濟(jì)性?；炷恋纳a(chǎn)，應(yīng)在裂縫產(chǎn)生的事前和事中進(jìn)行防控，裂縫產(chǎn)生后應(yīng)適時(shí)干預(yù)和處理，讓裂縫的危害得到良好防控，保證建筑安全。本文結(jié)合近期施工中的實(shí)際案例，對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生及防控處理，進(jìn)行分析以供交流和探討。

1 案例項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于東南沿海某城市?；A(chǔ)采用樁基基礎(chǔ)、成樁工藝為沖孔灌注樁工藝，剪力墻結(jié)構(gòu)，單棟建筑面積 20785m2，地下一層，地上二十九層。當(dāng)部分樓棟施工至六層、七層時(shí)，發(fā)現(xiàn)一層以上的樓梯山墻剪力墻中部均有豎向裂縫，裂縫處砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度在C50～C55 之間，裂縫寬度0.2～0.39mm 之間，且部分裂縫為貫穿性裂縫。

表1 裂縫巡查記錄

2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

對(duì)有關(guān)資料的裂縫成因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)施工技術(shù)操作不當(dāng)因素約占80%；原材料因素約占15%；設(shè)計(jì)不合理因素約占5%。由此可見(jiàn)，裂縫的產(chǎn)生主要與材料、使用環(huán)境、設(shè)計(jì)及施工工藝等有關(guān)。觀測(cè)到上述異常裂縫后，對(duì)裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的排除分析。

2.1 原材料因素

該項(xiàng)目混凝土采用泵送商品混凝土，主要由水泥、河砂、碎石、水及添加劑組成。經(jīng)走訪調(diào)查，該商品混凝土攪拌站所用的原材料、配合比、坍落度、粘聚性、保水性等均符合規(guī)范要求?；炷林械耐饧觿┑奶砑訒?huì)影響混凝土的收縮效應(yīng)，加劇裂縫的產(chǎn)生，查閱配合比資料，外加用量為25.8kg，符合相關(guān)規(guī)定。因而認(rèn)為，原材料因素不是上述裂縫產(chǎn)生的主要原因。

2.2 使用環(huán)境因素

混凝土構(gòu)件在一定的荷載作用下，混凝土中的拉應(yīng)變多大于混凝土的抗拉極限值，混凝土某截面位置便會(huì)產(chǎn)生剪力、彎矩、扭矩、軸向拉力等荷載效應(yīng)，造成裂縫。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)為地上29 層，發(fā)現(xiàn)裂縫時(shí)施工至六、七層之間，并無(wú)集中的施工荷載作用。

混凝土內(nèi)部溫度是由澆筑溫度、凝結(jié)過(guò)程水化熱組成，它是不可避免存在的，而當(dāng)外部溫度驟降時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生具有破壞性的溫度應(yīng)力會(huì)破壞混凝土的整體性，就產(chǎn)生了裂縫。因而，在大體積混凝土的施工中，會(huì)有相應(yīng)的溫控措施以減少破壞。該項(xiàng)目施工時(shí)氣溫均在20℃左右，氣候條件良好。因而認(rèn)為，使用環(huán)境因素不是上述裂縫產(chǎn)生的原因。

2.3 設(shè)計(jì)因素

設(shè)計(jì)因素多見(jiàn)于受力筋偏拉、偏壓、局壓、少筋、超筋、少箍、超箍、沖切、扭轉(zhuǎn)等情況；在一定的外力作用下，混凝土某截面位置便會(huì)產(chǎn)生彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等荷載效應(yīng)。當(dāng)鋼筋與混凝土的粘結(jié)力小于收縮和溫度產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土施工時(shí)，硬化過(guò)程的內(nèi)部溫度產(chǎn)生的應(yīng)力更具破壞性，因而需對(duì)其設(shè)計(jì)相應(yīng)的溫控措施。該項(xiàng)目發(fā)生裂縫的墻體為剪力墻，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C55、C50，墻厚度200mm，高度3m，不屬于大體積混凝土范疇；配筋為雙層雙向Φ14@200，經(jīng)復(fù)查驗(yàn)算屬正常但偏少。當(dāng)時(shí)，剛施工至6、7 層，產(chǎn)生裂縫的墻體成型完好，施工過(guò)程無(wú)重大集中荷載作用，樁基及地下室的沉降觀測(cè)均未發(fā)現(xiàn)異常情況。因而認(rèn)為，設(shè)計(jì)因素不應(yīng)該是上述裂縫產(chǎn)生的主要因素。

2.4 施工工藝因素

施工過(guò)程中混凝土的攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；振搗不到位；澆搗速度過(guò)快；施工縫交接處理不當(dāng)；混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)；早期受凍；鋼筋骨架構(gòu)造不當(dāng)及施工過(guò)程亂踩配筋及保護(hù)層減小；模板剛度不足；模板支架下沉或失穩(wěn)；過(guò)早拆模等均有可能造成混凝土裂縫和其他缺陷。據(jù)大量實(shí)例表明，尤其是混凝土的不規(guī)范養(yǎng)護(hù)極易產(chǎn)生裂縫。該項(xiàng)目的施工過(guò)程，早期未能嚴(yán)格按規(guī)范要求操作，工人為了趕工，在混凝土澆搗完15h以內(nèi)拆模，混凝土終凝后未松開(kāi)螺栓帶模板養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)不到位。特別是高標(biāo)號(hào)混凝土更應(yīng)保證混凝土早期充分養(yǎng)護(hù)，否則，大概率導(dǎo)致砼的強(qiáng)度不足及裂縫的產(chǎn)生。因而，未能充分養(yǎng)護(hù)不能很好地控制、緩和混凝土的收縮，極有可能是該裂縫產(chǎn)生的主要原因。

經(jīng)過(guò)研究分析，可以得出以下結(jié)論：（1）該裂縫由混凝土收縮引起的，對(duì)結(jié)構(gòu)安全無(wú)影響；（2）豎向裂縫產(chǎn)生的原因：①澆搗完混凝土15h 以內(nèi)拆模，未松開(kāi)螺栓帶模板養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)不到位；②高強(qiáng)商品混凝土中配合比控制不到位。對(duì)裂縫的處理方法可以從以下幾方面進(jìn)行：（1）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。剪力墻應(yīng)帶模養(yǎng)護(hù)3d，養(yǎng)護(hù)時(shí)及時(shí)松開(kāi)螺栓，保證養(yǎng)護(hù)到位。（2）出現(xiàn)裂縫的剪力墻水平鋼筋加密至@150mm。（3）控制好混凝土配合比（合理控制粉煤灰的摻量）。（4）出現(xiàn)裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全沒(méi)有影響，但對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有影響，因此，在結(jié)構(gòu)封頂后須對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。

3 混凝土裂縫的控制措施

3.1 加強(qiáng)質(zhì)量安全意識(shí)

所有參建人員通過(guò)學(xué)習(xí)和宣傳。讓他們了解裂縫的危害后果，掌握混凝土材料的組成及硬化機(jī)理，掌握施工工藝對(duì)性能的影響及如何避免危害的產(chǎn)生。強(qiáng)化質(zhì)量安全責(zé)任，確保規(guī)范施工。認(rèn)真組織對(duì)技術(shù)員、班組長(zhǎng)及作業(yè)人員進(jìn)行再次技術(shù)交底。對(duì)項(xiàng)目中的重要部位、難點(diǎn)、關(guān)鍵工序、施工措施，各參建人員進(jìn)行了深入交流和討論，努力實(shí)現(xiàn)質(zhì)量防控目標(biāo)。

3.2 加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)管，完善設(shè)計(jì)施工方案

施工圖設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者往往是基于建筑構(gòu)件的理論受力數(shù)據(jù)而進(jìn)行設(shè)計(jì)，而建筑構(gòu)件的受力情況又是多而復(fù)雜。既有溫度因素的應(yīng)力效應(yīng)，又有施工過(guò)程的臨時(shí)集中荷載產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)。而少筋、超筋及其他鋼筋或材料的不合理分布，內(nèi)部的應(yīng)力效應(yīng)就有可能產(chǎn)生裂縫。不合理的設(shè)計(jì)會(huì)讓建筑施工生產(chǎn)存在矛盾和先天性缺陷，可以說(shuō)設(shè)計(jì)質(zhì)量也是工程質(zhì)量實(shí)現(xiàn)的重要保證。設(shè)計(jì)工作應(yīng)在保證安全的前提下兼顧實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性，高標(biāo)號(hào)混凝土對(duì)原材料和實(shí)際施工工藝的要求極其嚴(yán)苛，該項(xiàng)目中部分混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)C55，生產(chǎn)中稍有不慎便會(huì)產(chǎn)生裂縫及影響砼的強(qiáng)度。

3.3 加強(qiáng)原材料把關(guān)

原材料的好壞關(guān)系到砼的質(zhì)量，加強(qiáng)商品混凝土供應(yīng)商監(jiān)管，把好原材料關(guān)，并落實(shí)責(zé)任制。盡量選用水化熱較小的水泥，調(diào)整外加劑配比，適當(dāng)加入緩凝劑，減少水泥用量。選用良好的粗、細(xì)骨料，保證含泥量低于2%。確保送達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的混凝土坍落度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

3.4 嚴(yán)格監(jiān)督，保證施工工藝

（1）澆搗過(guò)程做到依規(guī)范分層下料，由技術(shù)熟練的專人負(fù)責(zé)充分振搗。

（2）澆搗完15h 以內(nèi)，禁止拆模，除養(yǎng)護(hù)員養(yǎng)護(hù)外其他人員禁止下一道工序作業(yè)，避免、減少對(duì)混凝土的擾動(dòng)。

（3）澆搗完15h，松開(kāi)螺栓帶模板，充分澆水養(yǎng)護(hù)，帶模板養(yǎng)護(hù)3d，保證養(yǎng)護(hù)到位。

（4）下一道工序施工時(shí)，做到荷載合理控制，避免集中荷載，并注意減少對(duì)混凝土的擾動(dòng)。

4 混凝土裂縫的處理方法

混凝土裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)的剛度及整體性，雖然裂縫的危害極大，但有些裂縫的產(chǎn)生又是施工過(guò)程及工藝難以把控到位，且它的產(chǎn)生對(duì)建筑安全又未造成重大影響。因此，具體裂縫我們要區(qū)別對(duì)待，得當(dāng)處理，確保安全使用。結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)寬度≦0.3mm 的裂縫，采用表面修補(bǔ)法，表面修補(bǔ)法主要適用于裂縫生長(zhǎng)穩(wěn)定，且不對(duì)結(jié)構(gòu)承載力構(gòu)成影響的表面裂縫的處理。處理方法：表面清理干凈→沿裂縫長(zhǎng)度方向涂抹環(huán)氧膠泥，為防止受其他因素的影響繼續(xù)開(kāi)裂，也可以先粘貼玻璃纖維布，再實(shí)施防護(hù)涂層。對(duì)寬度＞0.3mm 的裂縫，采用灌漿處理。處理方法：表面清理干凈→將填充環(huán)氧樹脂漿壓入裂縫中并抹平→粘結(jié)硬化。常用的膠結(jié)材料有：環(huán)氧樹脂、水泥漿、聚氨酯、甲基丙烯酸酯等。

5 防控效果

該項(xiàng)目在后續(xù)的施工中，嚴(yán)格按照規(guī)范要求及行業(yè)內(nèi)專家的防控建議進(jìn)行施工，做到混凝土澆搗后及時(shí)充分養(yǎng)護(hù)。先前產(chǎn)生的裂縫，其寬度及長(zhǎng)度均無(wú)增長(zhǎng)，發(fā)生裂縫的山墻剪力墻，在后續(xù)其他樓層相應(yīng)位置均無(wú)再發(fā)現(xiàn)裂縫，裂縫防控措施取得了良好的效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程生產(chǎn)施工歷時(shí)長(zhǎng)，參建人員多而復(fù)雜，產(chǎn)生裂縫的因素較多較復(fù)雜。以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，嚴(yán)格規(guī)范施工，是可以避免、減少裂縫的產(chǎn)生。即使產(chǎn)生裂縫，針對(duì)不同的情況采取相應(yīng)技術(shù)措施，依然可以讓我們的建筑更安全、更耐用。