形成建筑混凝土裂縫的主要因素及處理技術(shù)

李志強(qiáng)

（閩鑫建工集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000)

0 引言

在現(xiàn)代建筑施工工程中，鋼筋混凝土作為極為常見的建筑材料，被廣泛應(yīng)用在各種建筑施工領(lǐng)域，對各種施工質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，許多建筑工程施工出現(xiàn)質(zhì)量問題，大多是混凝土裂縫所致。為此，要想提高建筑施工質(zhì)量，就要對建筑施工中產(chǎn)生混凝土裂縫的原因進(jìn)行分析，在施工過程中采用科學(xué)合理的預(yù)防措施，防止施工的建筑物出現(xiàn)裂縫，并對已產(chǎn)生的裂縫及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)處理。

1 混凝土裂縫防治的必要性

在建筑工程中，混凝土出現(xiàn)裂縫是非常常見的，是工程質(zhì)量的核心影響因素之一?；炷脸霈F(xiàn)的裂縫類型較多，如溫度裂縫、干縮裂縫、沉陷裂縫、施工裂縫等。多數(shù)建筑工程會(huì)因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫造成多種不良后果，如外觀質(zhì)量不良、抗?jié)B性能降低、耐久性降低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到損失等，嚴(yán)重的甚至造成建筑物坍塌，影響施工質(zhì)量及安全，對人員安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。一些建筑工程中，裂縫雖然沒有造成直接的影響，卻使混凝土結(jié)構(gòu)受損，混凝土結(jié)構(gòu)在遭受外力作用下，易發(fā)生安全事故，難以發(fā)揮工程價(jià)值。因此，建筑工程施工進(jìn)程中，需分析混凝土裂縫形成的原因，切實(shí)做到早發(fā)現(xiàn)、早采取有針對性的措施，避免或減少混凝土出現(xiàn)裂縫。

2 混凝土裂縫的類型

2.1 溫度裂縫

混凝土體積較大時(shí)，在水泥水化熱影響下，其內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量難以散發(fā)，使其內(nèi)部溫度大幅度上升。由于混凝土表面散熱速率較快，內(nèi)部散熱速率較慢，內(nèi)外形成較大溫差，熱量散發(fā)不均衡，使其內(nèi)外熱脹冷縮程度不一，造成混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力超過混凝土強(qiáng)度值時(shí)，混凝土表面就出現(xiàn)裂縫。裂縫延伸形態(tài)無顯著特征，多以縱橫交錯(cuò)為主[2]。

2.2 干縮裂縫

混凝土澆筑后，其表面的水分蒸發(fā)比內(nèi)部的水分蒸發(fā)快，導(dǎo)致內(nèi)外變形速率不同，混凝土內(nèi)部的收縮慢，外表的收縮快，在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多產(chǎn)生于混凝土澆筑一周后，裂縫多為網(wǎng)狀或平行線狀的細(xì)淺表面裂縫。

2.3 施工裂縫

混凝土施工程序很多，施工技術(shù)要求也很高，歷經(jīng)制作、脫模、養(yǎng)護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)。受各種因素影響，出現(xiàn)多形態(tài)裂縫，如橫向、豎向、水平方向等，其主要由于澆筑之前木模板未浸透、模板與混凝土粘連、拆模振動(dòng)較大、拆模時(shí)間過早等均可形成裂縫[3]。

2.4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

主要因堿骨料反應(yīng)和鋼筋的銹蝕而產(chǎn)生，這類裂縫是不可逆的，應(yīng)盡量避免。

3 混凝土裂縫產(chǎn)生的因素

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷或地表沉降因素

混凝土出現(xiàn)裂縫一般有兩種類型，一是因混凝土自身材料質(zhì)量原因或施工控制因素產(chǎn)生的局部裂縫；另一種就是因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度不足，從而使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。第二種情況是最為嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，施工單位如果在工程前期不注重建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的審核與管理，沒有做好地基施工質(zhì)量的管控，就有可能出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)及混凝土裂縫問題。一旦建筑基體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題，就會(huì)產(chǎn)生很大的安全隱患，很難作修復(fù)處理，甚至導(dǎo)致質(zhì)量事故，施工單位也必然會(huì)損失巨大的經(jīng)濟(jì)利益。

3.2 水泥材料自身水化熱的影響

水泥與水發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，混凝土攪拌及澆筑過程中產(chǎn)生大量熱量，是混凝土材料自身固有的特性。如果在混凝土熱量釋放過程中，沒有合理控制好混凝土結(jié)構(gòu)各部位的溫差，水泥水化產(chǎn)生的大量熱量很容易聚集在澆筑后的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而混凝土結(jié)構(gòu)外部的溫度通常會(huì)受環(huán)境因素影響而迅速降低，如圖1 所示，這樣產(chǎn)生的內(nèi)外溫度差就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外間產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫[4]。

圖1 混凝土澆筑時(shí)溫度隨時(shí)間的變化曲線

3.3 混凝土配比問題

由于受混凝土材料特性影響，混凝土工程澆筑施工所用的混凝土需要現(xiàn)用現(xiàn)配，并充分做好混凝土攪拌，以保持混凝土材料的施工優(yōu)越性，混凝土材料配比則成為影響建筑工程施工質(zhì)量的一大關(guān)鍵性難題。首先，混凝土材料選材上很容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致混凝土配制時(shí)不能達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)特性。其次，混凝土配比要求極為嚴(yán)格。施工現(xiàn)場配制過程中，基料、輔料以及摻合料、添加劑、水等的比例很難做到精準(zhǔn)計(jì)量，這就要求施工企業(yè)必須嚴(yán)格做好混凝土配比的質(zhì)量管理，盡量采用工廠生產(chǎn)的合格的商品混凝土。再次，混凝土配制或攪拌過程中受外界影響因素很大，如空氣環(huán)境濕度過重，或者工程車輛出現(xiàn)問題導(dǎo)致攪拌停止等，都會(huì)影響混凝土質(zhì)量特性[5]。

3.4 施工管理不到位

建筑工程施工過程中混凝土出現(xiàn)裂縫問題，其中一個(gè)主要的因素是缺乏混凝土澆筑施工時(shí)嚴(yán)格的現(xiàn)場管理。首先，現(xiàn)場管理人員麻痹大意，不夠重視。由于混凝土現(xiàn)場澆筑施工是所有建筑工程施工企業(yè)必備技能，往往會(huì)因此而產(chǎn)生管理疏忽，認(rèn)為沒必要現(xiàn)場盯著或者做技術(shù)指導(dǎo)，從而導(dǎo)致施工現(xiàn)場管理的缺失。其次，施工作業(yè)人員未按照混凝土澆筑工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在施工過程中，為加快進(jìn)度，通常會(huì)出現(xiàn)搶注、快注的現(xiàn)象，忽略了混凝土固有的初凝、終凝時(shí)間特性，導(dǎo)致混凝土凝固時(shí)間不夠或者澆筑方量不足等問題。再次，不重視混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑后沒有進(jìn)行及時(shí)必要的養(yǎng)護(hù)，從而破壞混凝土的澆筑質(zhì)量。

4 混凝土裂縫的控制處理措施

混凝土裂縫控制主要針對混凝土特性，做好防控技術(shù)實(shí)施規(guī)劃，主要控制要點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 干縮裂縫、溫度裂縫控制

4.1.1 干縮裂縫控制

建筑工程中的干縮裂縫主要是由混凝土澆筑后內(nèi)部毛細(xì)管的壓力產(chǎn)生的。內(nèi)部毛細(xì)管失水后會(huì)產(chǎn)生很大的收縮力，導(dǎo)致混凝土澆筑體收縮，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力，收縮應(yīng)力一旦超過混凝土材料的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此，控制干縮裂縫主要控制內(nèi)部毛細(xì)管的收縮應(yīng)力。一方面，要降低混凝土單位體積的用水量，避免毛細(xì)管內(nèi)部失水過多；另一方面，合理選擇混凝土材料，不同品牌的混凝土材料產(chǎn)生干縮裂縫的情況不同，施工單位應(yīng)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，選擇質(zhì)量優(yōu)等的混凝土材料

4.1.2 溫度裂縫的控制

針對混凝土溫度裂縫的控制，嚴(yán)格控制混凝土澆筑后的內(nèi)外部溫度差，避免因溫度差過大導(dǎo)致的裂縫問題。建筑工程施工進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)注重時(shí)間的合理選擇，盡量選擇適宜混凝土澆筑的時(shí)間澆筑。針對因季節(jié)氣候因素影響導(dǎo)致內(nèi)外部溫度差過大等問題，施工企業(yè)一方面要做好外部低溫度的防護(hù)，對澆筑后的混凝土外墻體進(jìn)行必要的保溫保護(hù)和養(yǎng)護(hù)，盡量減少溫度差值；同時(shí)，施工單位應(yīng)通過改善混凝土的配合比，盡可能地提高混凝土自身特性，解決混凝土澆筑時(shí)不耐溫差的開裂問題，如控制骨料的含泥量、摻加一定量的粉煤灰代替部分水泥等。

4.2 混凝土結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)混凝土施工的實(shí)際狀態(tài)盡可能偏向于選擇低強(qiáng)度混凝土材料。針對抗裂薄弱部位開展必要的抗裂計(jì)算，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不存在足量的變形量，則還需要對構(gòu)造配筋進(jìn)行適當(dāng)增加，通過這樣的方式控制溫度裂縫寬度，保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。若是建筑物結(jié)構(gòu)長度大于40m，則需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置后澆帶，并在后澆帶兩側(cè)位置設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，以減少不均勻沉降或是結(jié)構(gòu)溫度變形引起的裂縫。此外，針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，需要以整體設(shè)計(jì)意圖為參考，加強(qiáng)鋼筋性能、水泥強(qiáng)度和混凝土材料檢驗(yàn)工作，盡量減少溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

4.3 混凝土材料選取與配制

建筑材料的選擇需要以工程實(shí)際特點(diǎn)為依據(jù)，還需要考慮混凝土的強(qiáng)度等級和水泥品種，慎重選取砂石材料，保證原材料的優(yōu)良級配。作為混凝土施工中不可缺少的重要輔助用料，要重視混凝土外加劑和摻合料的選用。這是由于混凝土施工中外加劑和摻合料，不僅具有改善混凝土性能和降低水化熱的作用，在控制混凝土成本和節(jié)省水泥用量方面也有積極影響。選擇膨脹劑時(shí)需要突出補(bǔ)償收縮技術(shù)的應(yīng)用，針對不同的品種對應(yīng)實(shí)際的使用效果，選擇最佳設(shè)計(jì)摻量后，采取必要的試驗(yàn)加以確認(rèn)，確定膨脹劑的使用量。工作人員在進(jìn)行混凝土材料配置時(shí)需要親自前往施工現(xiàn)場完成勘測工作，對現(xiàn)場各方面條件進(jìn)行確認(rèn)，混凝土的坍落度設(shè)計(jì)也應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況提高其合理性與科學(xué)性。最后，對施工現(xiàn)場砂石材料的研究，完善基本的材料配制工作，將各種養(yǎng)護(hù)措施落實(shí)到施工過程當(dāng)中。

4.4 合理確定配合比

結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的穩(wěn)定性很大程度上受到混凝土配合比的影響。合理確定混凝土配合比需要從原料管理出發(fā)，依據(jù)混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)性指標(biāo)，對水灰比和水泥用量進(jìn)行確定，切實(shí)降低水泥水化反應(yīng)時(shí)熱量的集中釋放。要求管理人員深入施工現(xiàn)場檢驗(yàn)澆筑工藝和施工現(xiàn)場結(jié)構(gòu)截面，對混凝土的坍落度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，根據(jù)原材料質(zhì)量合理調(diào)整混凝土的施工配合比。選擇正規(guī)水泥廠家，骨料選擇則應(yīng)偏向于自然連續(xù)級配石料，若是骨料粒徑較大則需要通過控制水泥漿用量的方式控制好混凝土的干縮率。值得注意的是，在混凝土中摻入適量粉煤灰代替部分水泥也能夠減少水化熱，達(dá)到減少裂縫產(chǎn)生的目的。

4.5 施工后的養(yǎng)護(hù)工作

剛澆筑的混凝土的保溫與養(yǎng)護(hù)工作，是建筑施工之后需要切實(shí)關(guān)注的問題。這不僅能夠降低澆筑體在澆注和養(yǎng)護(hù)過程中的內(nèi)外溫差值，避免或減少溫度裂縫的產(chǎn)生，對于混凝土澆筑體自約束應(yīng)力的降低也有積極影響?；炷翝仓w降溫速度的降低，就能夠充分借助混凝土自身的抗拉強(qiáng)度提高，提高自我抗裂能力。同時(shí)還應(yīng)多關(guān)注混凝土養(yǎng)護(hù)和環(huán)境溫度的變化，在混凝土硬化過程中及時(shí)補(bǔ)償，這也是減少產(chǎn)生混凝土裂縫的重要方面。

5 結(jié)束語

綜上所述，作為建筑施工過程中較為常見的病害之一，建筑工程混凝土裂縫的控制和處理顯得尤為重要。倘若混凝土施工中的結(jié)構(gòu)、配比或是溫度等任一環(huán)節(jié)與設(shè)計(jì)范圍不符，都有可能影響到建筑混凝土結(jié)構(gòu)正常功能的發(fā)揮。從建筑混凝土裂縫的可控性與客觀性分析，其管理控制可從材料、施工工藝和施工技術(shù)等方面著手，將施工建設(shè)內(nèi)容和指標(biāo)控制在合理范圍之內(nèi)，減少混凝土裂縫的發(fā)生，這對于混凝土施工質(zhì)量是重要的保證。