建筑施工中混凝土裂縫產(chǎn)生原因與防治技術(shù)

李悅

（河南省工業(yè)學(xué)校，鄭州 450011）

1 前言

在我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和城市化快速推進(jìn)的背景下，建筑工程及相關(guān)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)迅速發(fā)展的趨勢，這對建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。混凝土具有施工方便、耐久性強的優(yōu)點，但由于施工環(huán)境、材料配合比等影響，導(dǎo)致施工時易出現(xiàn)裂縫，影響施工質(zhì)量，縮短房屋的使用壽命。因此，施工人員應(yīng)對混凝土裂縫問題提起重視，明確混凝土裂縫產(chǎn)生原因，在此基礎(chǔ)之上引入科學(xué)有效的防治技術(shù)，可以控制混凝土裂縫產(chǎn)生的不利影響，提升建筑質(zhì)量，延長建筑壽命，從而保護(hù)人民的生命財產(chǎn)安全。

2 混凝土裂縫產(chǎn)生原因

2.1 建筑結(jié)構(gòu)中混凝土收縮

在建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)往往含有諸多水分，在水分蒸發(fā)時，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的固化，從而使得混凝土含水量不斷下降。因此，混凝土結(jié)構(gòu)會變小，強度和韌性也會下降。另外，由于施工中受板載的影響，混凝土結(jié)構(gòu)的受力也會隨之改變，加之在施工中受內(nèi)外溫差的影響，造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，產(chǎn)生變形、裂縫的可能性較大。同時，混凝土結(jié)構(gòu)在與大氣的接觸過程中，會產(chǎn)生熱膨脹和冷收縮，尤其是在不同的溫度條件下，其熱膨脹和冷收縮的差異會使混凝土結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)速率發(fā)生變化，同時也會增加混凝土裂縫發(fā)生概率。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面

不同建筑施工中，混凝土裂縫的成因以及影響因素存在明顯差異。施工中，普遍存在的問題是，很難把控施工中的各種因素，例如，在某別墅工程的混凝土澆筑過程中，沒有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的模板支撐技術(shù)；為降低工程造價，部分建筑公司在模板支撐過程中，簡化了施工流程，造成了混凝土澆筑的不規(guī)范。由于混凝土配筋計算不夠精確，埋設(shè)管線的布置不合理，且預(yù)先埋設(shè)的管線常常會重疊或集中于某個部位，造成實際的混凝土厚度不足。由于建筑規(guī)模較大，無法在導(dǎo)流混凝土中安裝后澆帶，導(dǎo)致施工質(zhì)量無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 荷載引起的裂縫

在建筑工程中，由于受力問題，混凝土結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫。在設(shè)計時，施工人員在混凝土結(jié)構(gòu)計算中，往往會出現(xiàn)不精確或疏忽的情況，造成實際受力與設(shè)計強度相差較大，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)荷載裂縫。另外，在混凝土結(jié)構(gòu)中，當(dāng)配筋計算不當(dāng)或安全性能未達(dá)到要求時，將會對混凝土結(jié)構(gòu)的荷載產(chǎn)生不利影響，從而增加了裂縫發(fā)生概率。

2.4 溫度因素

隨著溫度因子的逐步改變，混凝土在溫度作用下更易發(fā)生裂縫。水泥化熱、澆筑溫度、結(jié)構(gòu)散熱等對混凝土溫度的影響是顯著的。此外，在澆筑過程中，其內(nèi)部溫度與外部溫度直接相關(guān)?；炷恋膬?nèi)部溫度隨室溫的增加而增加。當(dāng)二者之一的溫度發(fā)生較大變化時，會造成較大的溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而引起混凝土裂縫。由于外部溫度的存在，會使混凝土產(chǎn)生裂縫，加快混凝土的干燥收縮。所以，溫度是一個很重要的影響因素。

2.5 配合比不合理

混凝土的配比是混凝土施工的重要組成部分，混凝土的強度與水灰比有很大的關(guān)系。一般情況下，混凝土的水灰比應(yīng)控制在0.25～0.39，而在某些常用的高強混凝土中，應(yīng)將水灰比應(yīng)控制在0.7 左右。在設(shè)計與配比時，若選用不同的混凝土材料，需要選擇不同的配比。施工單位在施工時，會對混凝土的水灰比進(jìn)行更高的設(shè)定，這種情況下，混凝土結(jié)構(gòu)會因為水化反應(yīng)而產(chǎn)生大量的氣泡，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定，加之重力影響而產(chǎn)生裂縫。

3 建筑工程施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)

3.1 施工材料控制

從材料選擇上，對級配碎石進(jìn)行優(yōu)選，使其達(dá)到一定的要求，一般情況下，級配碎石的粒徑應(yīng)控制在5 毫米～40 毫米之間。在選用水泥材料時，應(yīng)盡可能選用水化熱較小的水泥，并按其強度及穩(wěn)定性的要求，將用量限制在有效限度之內(nèi)，避免由于過量或不充分的水泥造成的裂紋。在選用添加劑時，應(yīng)注意選用合理的添加劑，并在泵送過程中適當(dāng)添加緩凝劑，以提高其凝固時間?；旌咸砑觿┑倪x用要求降低因添加物過量而引起的質(zhì)量風(fēng)險，并符合工程需要。在混凝土配合比的確定中，還應(yīng)按工程需要選用適當(dāng)?shù)姆勖夯?，使之符合?guī)定的混凝土性能指標(biāo)，從而減少混凝土的水化熱，加固混凝土結(jié)構(gòu)。

3.2 塑性收縮裂縫的防治

防治塑性收縮裂縫的技術(shù)措施有：第一，采用少量的干縮型硅酸鹽或硅酸鹽水泥，以防止此類裂縫的發(fā)生概率；第二，混凝土表面要有適當(dāng)?shù)乃?，可以使用濕的亞麻墊子和草席，再包上塑料布，以增加水分；第三，在混凝土施工初期，要對模板及底層進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕n，以保證均勻的沉陷；第四，在使用混凝土?xí)r，要注意養(yǎng)護(hù)，避免長時間的暴曬和雨淋。第五，采用和干縮裂縫相同的防治技術(shù)，在嚴(yán)格控制水灰比的前提下，適當(dāng)加入減水劑，以確保其塑性和沉降性能。若想防止混凝土發(fā)生塑性收縮裂縫，必須對二者進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.3 溫度裂縫的防治

在混凝土裂縫防治技術(shù)中，溫度控制是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在施工中，應(yīng)盡可能選擇低熱量的水泥，例如：粉煤灰水泥、礦渣水泥，并按實際應(yīng)用的需要，對水泥的用量進(jìn)行有效計算。水泥砂漿的水灰比對混凝土的力學(xué)性能也有很大的影響。基于施工需要，對混凝土的水灰比進(jìn)行有效的控制，水泥比不宜超過0.6。同時，在混合過程中要注意選用適當(dāng)?shù)募?，以提高減水劑用量，減少出現(xiàn)水化熱的可能性，使攪拌工藝符合要求。攪拌工藝可以有效地降低混凝土的澆筑溫度，并在混凝土中應(yīng)用緩凝劑。在溫度較高的情況下，澆筑溫度必須采用遮陽板來實現(xiàn)，以確保澆筑質(zhì)量。為了保證混凝土材料的高效散熱，針對大面積混凝土，可以進(jìn)行分段分層澆筑。在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，當(dāng)混凝土的容積超過一定的標(biāo)準(zhǔn)時，必須將冷卻管道埋于混凝土結(jié)構(gòu)中，并向其注入清水，使其降溫。本裝置主要是對混凝土內(nèi)部溫度的變化進(jìn)行實時監(jiān)測，并通過對混凝土結(jié)構(gòu)的溫度進(jìn)行把控，使其達(dá)到設(shè)計要求。

3.4 干縮裂縫防治技術(shù)

為避免出現(xiàn)干縮裂縫，可以在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后一周或混凝土澆筑后一周采取相應(yīng)的防治措施。干縮裂縫是由混凝土內(nèi)部和外部水分的蒸發(fā)程度不同造成的。防止干縮裂縫，可以從以下幾點入手：一是在混凝土施工時，所選用的水泥應(yīng)具有較好的耐熱性，以確保在反應(yīng)時的收縮量小，從而達(dá)到減少水泥用量和降低工程造價的目標(biāo)；二是在實際施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，采用有效的減水劑，以提升混凝土的抗干縮裂縫能力；三是混凝土澆筑時，應(yīng)設(shè)置收縮縫，以防止鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫；四是在混凝土施工中，也要考慮到大氣的含水量和季節(jié)的變化，例如冬天的溫度、濕度都比較低，所以必須采取保溫措施，并適當(dāng)?shù)难娱L養(yǎng)護(hù)期，可以在養(yǎng)護(hù)中使用養(yǎng)護(hù)劑。

3.5 混凝土澆筑技術(shù)

在澆筑之前，工人要對鋼筋、模板進(jìn)行檢驗，以保證鋼筋、模板滿足混凝土的施工要求，如有問題，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整。在澆筑期間，應(yīng)派遣專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，尤其是澆筑工序，保證連續(xù)澆筑，不得間斷。在澆筑時，應(yīng)適當(dāng)?shù)乜刂茲仓课?，確保與澆筑面保持適當(dāng)?shù)拈g距，以減小澆筑時的離析現(xiàn)象；混凝土澆筑完畢，應(yīng)立即進(jìn)行振搗，需應(yīng)用專業(yè)的振搗裝置，以滿足振搗的需要。同時，在設(shè)備使用前，應(yīng)對振搗裝置的振幅、頻率等進(jìn)行分析，以確保其應(yīng)用性能，避免在應(yīng)用中出現(xiàn)漏搗、過搗等現(xiàn)象。在振搗時，應(yīng)加強對模板強度的控制與分析，以降低施工中出現(xiàn)事故的頻率，確保振搗質(zhì)量。對于大型結(jié)構(gòu)的澆筑，可以采取單獨澆筑的方法，使施工縫保持在適當(dāng)位置。

3.6 其他裂縫原因的預(yù)防和處理

3.6.1 環(huán)境預(yù)防處理措施

為有效控制混凝土的裂縫問題，需要充分考慮環(huán)境因素產(chǎn)生的影響，并采取相應(yīng)的防治措施，以減少鋼筋混凝土裂縫的發(fā)生頻率。對于某些受環(huán)境因素影響較大的鋼筋混凝土裂縫問題，施工人員應(yīng)結(jié)合具體情況，采取應(yīng)對措施。首先，對于因多次凍融而造成的混凝土裂縫問題，施工方要及時進(jìn)行修補，并對其進(jìn)行保溫處理。其次，對于混凝土表面出現(xiàn)的裂縫問題，施工方要拆除損壞部分，并進(jìn)行適當(dāng)加固。最后，在解決鋼筋混凝土裂縫問題時，可以借鑒建筑修復(fù)技術(shù)，以防止自然因素對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。

3.6.2 結(jié)構(gòu)加固和碳纖維加固

目前國內(nèi)普遍采用的混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)，即結(jié)構(gòu)加固法。在實際應(yīng)用中，需要適當(dāng)增大截面的面積。另外，粘貼碳纖維也是一種很好的控制鋼筋混凝土裂縫的手段。采用該工藝時，必須先在混凝土表面涂上一層樹脂，再將剪裁好的纖維布粘在水泥表面，然后再進(jìn)行涂刷。噴涂時要保證施工平穩(wěn)、均勻，不得有氣泡。在涂刷一定厚度后，將樹脂涂于碳纖維板上，以確保部件的安全。在碳纖維加固的過程中，需要對外部因素提起重視，在修復(fù)工作中應(yīng)明確養(yǎng)護(hù)周期以及環(huán)境溫度等要求，以此來確保修復(fù)質(zhì)量。相關(guān)結(jié)果表明：在55℃下，固化效果最好。保養(yǎng)期則不低于24 小時，在維護(hù)過程中應(yīng)避免與電力接觸，以保證部件的表面光滑、無彎曲現(xiàn)象。

3.6.3 封堵裂縫

在工程實踐中，應(yīng)根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的處理措施。如果裂縫的面積較小，不需要特殊的處理，只需要進(jìn)行表面修復(fù)即可。針對鋼筋混凝土裂縫而言，可以采用化學(xué)處理方式。針對一些抗?jié)B率較高的混凝土裂縫，可以通過化學(xué)方法進(jìn)行注漿，在固化后，將與混凝土進(jìn)行混合，可以達(dá)到良好的裂縫修復(fù)、封堵效果。通過化學(xué)注入、封堵等措施，可以確保裂縫修補質(zhì)量。混凝土修補時，應(yīng)先清除混凝土表面的污物，然后用環(huán)氧樹脂膠粘劑對其進(jìn)行修補。為了確保密封性，可以在接縫處用不超過1 mm 的樹脂基材進(jìn)行包覆。在施工中，化學(xué)灌漿工藝要求較高，需預(yù)先埋設(shè)灌漿嘴，再進(jìn)行封堵，并由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢測。尤其要注意，在封口之前不能開槽口，以免對建筑造成破壞，這種方法也可以降低鋼筋混凝土在后期應(yīng)用時的裂縫發(fā)生概率。

3.7 強化裂縫的修補

在修復(fù)建筑混凝土裂縫時，需要對其進(jìn)行相應(yīng)的修補，其中最常用的方法有：

第一，置換修補技術(shù)，是一種在施工中普遍采用的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修復(fù)技術(shù)，適用于裂縫較大的區(qū)域。在施工中，這種技術(shù)將利用新材料代替裂縫部分。首先，工人從裂縫中取出水泥，并用高壓水槍沖洗，當(dāng)剩余部分全部清除后，在裂縫處填入新的混凝土。通過對裂縫進(jìn)行修補，可以獲得較好的修補效果，但是，該工藝十分復(fù)雜。在工程建設(shè)中，要根據(jù)工程建設(shè)的時間來進(jìn)行合理的分析與選取。

第二，灌漿修補技術(shù)。對于某些滲漏型裂縫，可以采用灌漿修補技術(shù)，即先將材料混合，再利用高壓設(shè)備將其灌注到裂縫中，以達(dá)到填補裂縫的目的。在混凝土裂縫治理中，常用的方法有：水泥、化學(xué)灌漿。對于化學(xué)灌漿修補技術(shù)而言，其應(yīng)用效果較好，但由于所選用的化學(xué)灌漿材料較少，目前主要應(yīng)用于大型混凝土裂縫的治理工作中。水泥漿液具有較高的凝固性，能夠適應(yīng)潮濕條件下的凝結(jié)需要，并且能夠有效控制凝結(jié)時間，可以滿足混凝土結(jié)構(gòu)裂縫治理的需求，因此，應(yīng)用廣泛。

第三，表面修補技術(shù)能夠?qū)δ承┥疃群蛯挾炔淮蟮牧鸭y進(jìn)行修復(fù)。在實際使用中，表面修補技術(shù)用于修復(fù)表面的裂縫。該方法可以有效地改善混凝土結(jié)構(gòu)的防水性能，并達(dá)到裂縫養(yǎng)護(hù)的需要。修補方法有騎縫修補和全部修補。在應(yīng)用表面修復(fù)技術(shù)時，整體工藝較為簡單，但對裂紋的修復(fù)效果卻不理想，所以在使用此類技術(shù)時，必須對裂縫情況進(jìn)行詳細(xì)的分析。

4 結(jié)論

混凝土裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中較為常見，它不但會導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B性能下降，而且會導(dǎo)致鋼筋腐蝕、混凝土碳化，從而導(dǎo)致混凝土的耐用性下降，影響建筑的承載力。基于此，必須對混凝土裂縫問題進(jìn)行深入研究，并結(jié)合混凝土裂縫產(chǎn)生原因，采取針對、有效的處理措施。同時，為了防止結(jié)構(gòu)裂縫問題，可以通過采用多種有效的防治措施，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量，使其發(fā)揮正常作用?？傊?，在建筑工程中，混凝土抗裂是一項綜合性的、系統(tǒng)性的工程，其特點是復(fù)雜而持久的。混凝土裂縫的防治工作，需要各部門通力合作，共同努力。