混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫防治措施分析

李 古 淮北礦業(yè)（集團(tuán)）工程建設(shè)有限責(zé)任公司

1 前言

目前，我國是世界上使用水泥混凝土最多的國家，因此水泥混凝土路面建設(shè)中存在的問題備受關(guān)注。調(diào)查表明，我國水泥混凝土路面存在諸多問題。隨著我國汽車數(shù)量的不斷增加，許多使用時間較長的水泥混凝土路面承載能力較大，導(dǎo)致部分水泥混凝土內(nèi)部超過使用年限，出現(xiàn)了嚴(yán)重的道路結(jié)構(gòu)破壞問題。由于我國水泥混凝土鋪裝技術(shù)還不夠成熟，解決裂縫問題的唯一途徑就是對其進(jìn)行整治。本文分析了系統(tǒng)施工中的各種裂縫，并提出了一些預(yù)防措施。

2 引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)裂縫的原因

2.1 負(fù)載原因

（1）工程中，由于單層鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)本身的受力變形、不同部位受力不同、設(shè)計不合理、受力不平衡等原因，容易造成梁體扭曲或承受過大的重量，以及混凝土抗裂性差，導(dǎo)致單層裂縫。（2）鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)應(yīng)力過大引起的混凝土裂縫，主要原因是設(shè)計過程中實(shí)際計算的間接應(yīng)力模型不合理，鋼筋混凝土單層主體結(jié)構(gòu)與實(shí)際設(shè)計不符。（3）公路本身的承載能力有限，不同結(jié)構(gòu)、不同部位的應(yīng)力相互作用不協(xié)調(diào)。間接應(yīng)力條件下混凝土主體結(jié)構(gòu)間接應(yīng)力的計算與實(shí)際設(shè)計荷載有一定差距，需結(jié)合實(shí)際力學(xué)模型進(jìn)行分析，考慮各種影響因素。

2.2 溫度引起的混凝土裂縫

對于任何物質(zhì)，都會有相應(yīng)的物理現(xiàn)象。從物理角度來說，混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮的物理現(xiàn)象非常正常，這也是混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因。在溫度的影響下，混凝土本身的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形，而一旦變形超過其所能承受的數(shù)值范圍，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，主要是因?yàn)榛炷帘旧淼目箟簭?qiáng)度低于溫度產(chǎn)生的應(yīng)力?；炷潦艿綔囟扔绊懹幸韵聝蓚€方面：一是澆筑混凝土?xí)r，如果混凝土材料中含有水泥，水泥產(chǎn)生水化熱的可能性較大，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度逐漸升高，并會逐漸超過外部溫度，導(dǎo)致內(nèi)外溫差過大，從而產(chǎn)生裂縫。二是施工單位對建筑工程進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時，混凝土出現(xiàn)裂縫的概率比較高。由于蒸汽養(yǎng)護(hù)主要在冬季進(jìn)行，建筑工程在蒸汽養(yǎng)護(hù)時，蒸汽的溫度會使混凝土內(nèi)外溫度產(chǎn)生較大差異，最終導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫主要包括表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

3 建筑施工中的混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，施工人員需要重視關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，確保技術(shù)控制，這是提高混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵措施。一方面，注意水泥資源使用量的調(diào)整，混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵材料，水泥材料的處理直接關(guān)系到混凝土材料能否滿足放熱要求?；炷两Y(jié)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)確定后，調(diào)整水泥用量，保證水泥放熱后溫度可控。另一方面，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的約束力降低。如前所述，混凝土結(jié)構(gòu)具有明顯的塑性特征，這主要是基于對混凝土內(nèi)部的約束力。當(dāng)混凝土產(chǎn)生熱量時，其溫度應(yīng)力會導(dǎo)致內(nèi)部約束的增強(qiáng)。因此，控制溫度應(yīng)力可以有效提高混凝土的內(nèi)部粘結(jié)力，通過溫度資源的集中技術(shù)處理，可以降低粘結(jié)力。

3.1 干燥收縮裂縫

干縮裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)施工中常見的現(xiàn)象?；炷林械乃鄬儆谒残阅z凝材料，混凝土強(qiáng)度形成過程中，外表面的混凝土凝固硬化較快，失水較快的混凝土在外表面形成不規(guī)則裂縫。這種裂縫稱為干縮裂縫，產(chǎn)生這種裂縫的主要原因是在失水引起的塑性收縮和水泥水化及自收縮引起的化學(xué)收縮的同時作用下，收縮產(chǎn)生的應(yīng)力超過了混凝土的抗壓強(qiáng)度?；炷恋氖湛s裂縫還受到環(huán)境溫度和養(yǎng)護(hù)條件的影響，這些因素單獨(dú)或同時作用，都可能引起混凝土的收縮裂縫。

3.2 沉降裂縫

設(shè)計方案有時結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，此時設(shè)計人員沒有結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況按照要求進(jìn)行設(shè)計分析，內(nèi)力分析的數(shù)據(jù)可能有誤，計算的荷載系數(shù)不滿足要求等。工地工人沒有做好勘探工作，工作中出現(xiàn)失誤，地址數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)都不是很準(zhǔn)確。由于不一致和錯誤，建筑物基礎(chǔ)不夠穩(wěn)定，直接增加了混凝土沉降的可能性。如果經(jīng)常雨雪天氣，在這種天氣下進(jìn)行混凝土施工，混凝土建筑結(jié)構(gòu)會因濕度過大而受到?jīng)_擊，剛完成的混凝土沒有凝固，可能直接影響混凝土下沉。

3.3 混凝土收縮因素導(dǎo)致

在混凝土結(jié)構(gòu)施工中，混凝土容易出現(xiàn)不同程度的自收縮。如果不能采取有效的控制措施，混凝土將很有可能出現(xiàn)裂縫。其自收縮主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①水泥引起的自收縮。水泥在混凝土結(jié)構(gòu)的各種原材料中占有很大的比重，澆筑水泥時會伴有硬化現(xiàn)象，同時會損失大量水分。大多數(shù)情況下，混凝土失水超過80%就會發(fā)生自收縮。②外加劑影響混凝土的自收縮。近年來，高效減水劑在混凝土施工中得到了廣泛應(yīng)用，這些減水劑能極大地影響混凝土的自收縮值。③礦物質(zhì)影響混凝土的自收縮。大多數(shù)情況下，施工單位會將粉煤灰、硅灰等礦物質(zhì)應(yīng)用到混凝土施工中，增加混凝土的自收縮。

3.4 施工技術(shù)因素

混凝土的原材料調(diào)配、攪拌、澆筑等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，直接影響建筑工程混凝土的施工質(zhì)量和混凝土的裂縫。施工時如果不嚴(yán)格執(zhí)行各種施工工藝和規(guī)范，就會產(chǎn)生裂縫。影響建筑工程施工質(zhì)量的核心因素是施工工藝，因此必須加強(qiáng)施工工藝的改進(jìn)和優(yōu)化。

4 水泥混凝土裂縫分類

4.1 超負(fù)荷載引起裂縫

荷載引起的水泥混凝土裂縫一般表現(xiàn)為混凝土結(jié)構(gòu)變形引起的裂縫，稱為結(jié)構(gòu)裂縫。水泥混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有：當(dāng)水泥混凝土超載時，導(dǎo)致水泥混凝土開裂或斷裂，同時水泥混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因有很多，如施工不當(dāng)、設(shè)計不當(dāng)、碰撞等。

4.2 施工過程中引起裂縫

在施工期間引起水泥混凝土裂縫的非荷載作用通常由生產(chǎn)控制、施工期間水泥混凝土的搗固或養(yǎng)護(hù)引起的。這種裂縫通常是收縮裂縫，主要分為塑性收縮、干縮、溫度收縮和碳化收縮。塑性收縮通常發(fā)生在干燥收縮之前，當(dāng)攪拌好的混凝土放置在高蒸發(fā)率的環(huán)境中時，混凝土顆粒中充滿了水，當(dāng)水泥混凝土受風(fēng)速和溫度影響時，水從泥漿中向外流出，造成表面脫水。由于水泥混凝土失水過多，水泥混凝土產(chǎn)生收縮力，使混凝土漿體收縮，最終導(dǎo)致水泥混凝土表面開裂。

4.3 設(shè)計不合理引起裂縫

混凝土路面在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)表面裂縫，表面裂縫通常以裂縫的形式出現(xiàn)。水泥混凝土的裂縫由不合理的設(shè)計或施工工藝造成的，設(shè)計不合理主要體現(xiàn)在水泥混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)，水泥摻量過大或斷砂率超標(biāo)，水泥混凝土就會開裂。當(dāng)水泥混凝土用量不均勻或外加劑使用不及時時，會導(dǎo)致混凝土在重力作用下離析，從而導(dǎo)致水泥混凝土產(chǎn)生裂縫。在混凝土水灰比不變的情況下，水泥混凝土的拉伸值隨著水泥漿和砂漿含量的增加而增加。當(dāng)水泥中使用的石子顆粒較大時，也會造成水泥混凝土開裂，混凝土裂縫也會受到施工過程的影響。水泥混凝土澆筑時。在炎熱的夏季或風(fēng)速較大的環(huán)境下，混凝土表面的水分迅速蒸發(fā)，結(jié)合膨脹和收縮的基本原理，會導(dǎo)致混凝土體積的減少。由于水泥混凝土早期強(qiáng)度很低，其數(shù)值無法應(yīng)對收縮的快速變化，最終導(dǎo)致水泥混凝土開裂。

5 建筑工程施工中的混凝土裂縫控制

5.1 完善施工設(shè)計

建筑工程施工前，施工設(shè)計人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注混凝土裂縫的發(fā)生，并制定預(yù)防措施，最大限度地防止混凝土結(jié)構(gòu)和表面開裂。混凝土澆筑前，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮混凝土澆筑全過程的預(yù)防措施，尤其是一些小型建設(shè)項目，不具備混凝土攪拌能力，通常需要從外面購買，這要求混凝土運(yùn)輸車在運(yùn)輸混凝土的過程中充分?jǐn)嚢韫迌?nèi)混凝土，以免混凝土在運(yùn)輸過程中凝結(jié)。另外，混凝土運(yùn)輸路線要保持暢通，縮短運(yùn)輸時間。在澆筑混凝土預(yù)埋件前，必須正確組裝預(yù)埋件并確定預(yù)埋位置，完成所有工序，避免澆筑后再組裝混凝土結(jié)構(gòu)件的問題，保證混凝土澆筑工作的順利開展。

5.2 對溫度合理控制

溫度對混凝土建筑也有很大影響。如果施工區(qū)域晝夜溫差比較大，冷熱直接交替現(xiàn)象嚴(yán)重，會嚴(yán)重影響混凝土的砌筑質(zhì)量。室內(nèi)外溫差也會直接導(dǎo)致混凝土開裂，因此，在進(jìn)行施工時，應(yīng)分析實(shí)際情況，對混凝土施工采取相應(yīng)的對策，以避免大溫差引起的混凝土裂縫，減少攪拌施工對固化土的不良影響。有些部位施工時要特別注意高溫，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)需要合理有效地降低室內(nèi)外溫差，如利用墻體厚度。澆筑時還可以降低澆筑溫度，使混凝土在這種狀態(tài)下快速形成混凝土結(jié)構(gòu)，為施工創(chuàng)造更適宜的條件。如果在高溫環(huán)境下，也可以通過噴涂或者遮光的方式降低材料的溫度，然后使用一些設(shè)備進(jìn)行鑄造，比如冷凝管。無論氣溫變化是大是小，都要有相應(yīng)的預(yù)防措施，及時減少氣溫變化對工程的負(fù)面影響。

5.3 全面提高施工人員的技術(shù)水平

施工人員能否規(guī)范地完成施工操作，將直接影響土建工程的施工質(zhì)量，也與施工裂縫的產(chǎn)生密切相關(guān)。因此，施工單位應(yīng)注意提高施工人員的技術(shù)水平。一要不斷完善對施工人員的培訓(xùn)，避免因不規(guī)范操作造成混凝土裂縫，有針對性地開展培訓(xùn)活動，特別是對發(fā)現(xiàn)的不規(guī)范操作，在培訓(xùn)時必須反復(fù)強(qiáng)調(diào)，有效防止再次發(fā)生。二要重視和改進(jìn)對施工人員技術(shù)水平的考核工作。尤其是土建對施工技術(shù)要求更高，嚴(yán)禁缺乏專業(yè)素養(yǎng)、施工技術(shù)水平低的施工人員出現(xiàn)在土建施工隊伍中。由于施工技術(shù)直接關(guān)系到施工質(zhì)量，施工單位需要對施工人員的專業(yè)能力進(jìn)行綜合考核，以確保各項施工操作標(biāo)準(zhǔn)得到有效執(zhí)行，最大限度地避免施工裂縫，進(jìn)一步提高土建工程的施工水平。

5.4 混凝土材料的合理選擇

避免結(jié)構(gòu)裂縫的前提是嚴(yán)格選擇混凝土材料。在民用和工業(yè)建筑中，清水混凝土和低水化熱水泥傾向于混凝土結(jié)構(gòu)的建造，一般選擇粒徑較小的材料，保證含泥量小于1%，以減少施工后混凝土的收縮，從而降低裂縫產(chǎn)生的可能性。購買混凝土材料時要嚴(yán)格控制以上幾個方面，選擇合適的混凝土材料，提高混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

5.5 荷載裂縫預(yù)防

在防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)荷載裂縫時，首先要注意建筑物的平整度。對于凹凸不平的地方，要用雙向鋼網(wǎng)增加平整度，使表面光滑。其次，研究經(jīng)常出現(xiàn)裂縫的位置，找出不均勻沉降的原因，加強(qiáng)工程構(gòu)造設(shè)計，控制變形縫的位置，優(yōu)化各部分的受力條件，使荷載達(dá)到受力平衡，避免應(yīng)力過于集中造成建筑物變形。最后，在不影響施工效果的基礎(chǔ)上，選擇更細(xì)的鋼筋，縮短鋼筋間距，降低混凝土開裂的概率。

5.6 防止干縮裂縫

收縮裂縫通常發(fā)生在養(yǎng)護(hù)期結(jié)束和混凝土施工結(jié)束時，在此期間，混凝土中的大量水分蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不同程度的收縮裂縫。形成混凝土收縮裂縫的原因很多，主要原理在于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)的差異，導(dǎo)致混凝土的變形和收縮。此外，建設(shè)項目的外部環(huán)境也會對其建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在混凝土施工過程中，外加劑的用量、骨料的性質(zhì)和用量、水泥的組成和用量都會影響混凝土的承載力和抗?jié)B性。基于此，為了減少混凝土裂縫的發(fā)生，需要在施工過程中采用收縮小的水泥，同時根據(jù)施工需要，科學(xué)控制水泥用量，調(diào)整配合比，添加適量減水劑等。

5.7 溫度裂縫的控制

為避免混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：一是控制混凝土的絕熱溫升；二是減少水泥的使用比例。在整個施工過程中，混凝土加熱的內(nèi)部熱源主要來自水泥的水化熱，可以通過降低水泥的使用比例來控制水化熱。常用的方法有：降低坍落度，加入大石子，降低砂率，應(yīng)用科學(xué)配比的化學(xué)外加劑，選擇科學(xué)的拌和工藝。其次，選擇低熱水泥。在選擇水泥原材料的過程中，應(yīng)優(yōu)選低熱水泥，能夠有效降低水化熱反應(yīng)對混凝土的影響，降低澆筑溫度也是其主要工藝之一。因此，在施工過程中，要避免高溫施工，施工前要提前降低材料的溫度，以保證澆筑溫度能夠達(dá)標(biāo)。

6 水泥混凝土路面施工過程中注意事項

6.1 施工方案

在水泥混凝土施工中選擇最佳施工方案，比如石化罩面的瀝青粉，就不適合在非常差的路面上使用。對于一些損壞較小的道路，可以采取及時修復(fù)的方案，然后在瀝青層上鋪上粉碎的石化產(chǎn)品。這種方法主要是防止水泥發(fā)生堿反應(yīng)，導(dǎo)致路面開裂。這種方案不適用于路基破損嚴(yán)重，不能完全承載碎石的路面。也不應(yīng)該用在地下水位高或積水的道路上，因?yàn)榉e水可能會導(dǎo)致黏土或礫石混入其中，對該方法的成本要做一個早期的估計。

6.2 接縫問題

由于水泥混凝土路面會熱脹冷縮，所以在施工過程中混凝土路面會出現(xiàn)很多接縫，主要用來降低水泥混凝土在熱脹冷縮過程中的強(qiáng)度。因?yàn)樗嗷炷谅访娴慕涌p會給路面的養(yǎng)護(hù)和施工增加相應(yīng)的難度，如果處理不好，會對水泥混凝土造成嚴(yán)重的破壞。因此，在檢驗(yàn)水泥混凝土?xí)r，應(yīng)注意接縫現(xiàn)象。

7 結(jié)束語

綜上所述，本文主要介紹了混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫的定義、類型、成因以及處理措施，希望大家對混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫有一個大致的了解。另外，在混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中，可以采用表面處理法、灌漿法、結(jié)構(gòu)加固法、位移法、電化學(xué)保護(hù)法等處理裂縫，以保證建筑工程的最大效用，最大限度地減少工程隱患，為我國今后的混凝土結(jié)構(gòu)工程建設(shè)奠定一定的理論基礎(chǔ)。