土建施工混凝土裂縫成因及控制措施

張勇

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

建筑工程施工中，土建施工是一項(xiàng)重點(diǎn)工作，土建施工質(zhì)量直接影響建筑工程施工質(zhì)量、施工效率與施工成本。因此，土建工程施工受到人們更多重視、關(guān)注，混凝土是土建施工中使用的主要原材料，而混凝土裂縫是土建施工中經(jīng)常面臨的一個(gè)問題，一旦發(fā)生混凝土裂縫情況，很容易引發(fā)質(zhì)量問題、安全問題，甚至?xí)?duì)施工人員的人身財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅。施工人員對(duì)于混凝土裂縫成因要有正確認(rèn)識(shí)，根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況，針對(duì)裂縫制定調(diào)整措施與預(yù)防措施，從根本上減少并避免混凝土裂縫，保證各環(huán)節(jié)施工滿足規(guī)定要求，推動(dòng)建筑行業(yè)的更好發(fā)展。

1 土建施工混凝土裂縫危害

土建施工中，混凝土裂縫可能會(huì)導(dǎo)致以下危害：1)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到威脅：混凝土裂縫可能使得結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性減弱，進(jìn)而影響建筑物的整體安全性和抗震能力。這對(duì)住宅、辦公樓、橋梁等建筑物來說尤為重要；2)滲漏和水侵害：如果混凝土內(nèi)部的裂縫存在，水分可能滲透進(jìn)來，導(dǎo)致水侵害問題。這可能引起地下室和地下構(gòu)件的滲漏問題，破壞建筑物內(nèi)部的墻體和地板等構(gòu)件；3)耐久性降低：混凝土裂縫會(huì)促進(jìn)氣候因素、化學(xué)物質(zhì)和腐蝕因素的侵蝕作用。這可以導(dǎo)致混凝土的耐久性降低，并最終影響結(jié)構(gòu)物的使用壽命。私外觀質(zhì)量下降：裂縫會(huì)破壞建筑物外觀的美觀度，尤其是在建筑外墻或地板上出現(xiàn)時(shí)更為明顯。這可能對(duì)房屋或辦公樓等建筑物的價(jià)值和商業(yè)吸引力造成負(fù)面影響。為了減少混凝土裂縫的危害，施工過程中要確?；炷僚浔群侠?、施工過程中進(jìn)行充分澆筑和振搗、避免溫度和濕度變化過大、及時(shí)修補(bǔ)裂縫等。此外，定期檢查和維護(hù)已建成的建筑物也是保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

2 土建施工混凝土裂縫成因

2.1 荷載裂縫及成因

混凝土荷載裂縫是在荷載作用下混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的裂縫，這種裂縫形成是由于混凝土結(jié)構(gòu)承受了超出其承載能力的荷載。由于混凝土的強(qiáng)度有限，當(dāng)荷載超過其極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫(如圖1所示)。

圖1 荷載裂縫

土建施工中混凝土裂縫的成因主要有以下幾個(gè)方面：1)溫度變化：混凝土在固化過程中會(huì)發(fā)生收縮，同時(shí)也受到周圍環(huán)境溫度的影響。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土?xí)霈F(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；2)強(qiáng)度不均勻：在施工過程中，如果混凝土澆筑不均勻、振搗不充分或養(yǎng)護(hù)不到位，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的應(yīng)力不均勻。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引起裂縫的出現(xiàn)；3)基礎(chǔ)問題：如果基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工存在問題，例如軟弱地基、基礎(chǔ)設(shè)置不合理等，會(huì)導(dǎo)致地基沉降或錯(cuò)位。這樣一來，在上部結(jié)構(gòu)負(fù)荷作用下，混凝土就容易發(fā)生裂縫；4)荷載作用：施工中以及使用階段對(duì)建筑物施加的荷載也可能引起裂縫。例如超載、振動(dòng)或地震等外界因素都有可能對(duì)混凝土構(gòu)件產(chǎn)生破壞性影響。

2.2 干縮裂縫及成因

混凝土干縮裂縫是在混凝土固化和干燥過程中常見的現(xiàn)象，由于混凝土中水分的蒸發(fā)和材料收縮，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)細(xì)裂縫(如圖2所示)。

圖2 干縮裂縫

混凝土干縮裂縫的成因主要是由于混凝土的干燥過程中含水量的減少引起的。當(dāng)混凝土表面暴露在空氣中時(shí)，水分會(huì)逐漸蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土體積縮小。這種體積變化會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫[1]。除了水分蒸發(fā)導(dǎo)致的干燥收縮外，其他因素也可能引起混凝土干縮裂縫，例如溫度變化和使用高收縮率的混凝土材料。溫度變化可以引起混凝土體積性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力。同時(shí)，在使用高收縮率材料時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力增加，裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。

2.3 溫度裂縫及成因

混凝土溫度裂縫是在混凝土施工過程中常見的問題之一，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度變化不均勻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)變，導(dǎo)致混凝土表面發(fā)生裂縫。

混凝土溫度裂縫是由于混凝土材料在施工過程中由于溫度變化引起的。當(dāng)混凝土受到溫度變化的影響時(shí)，會(huì)發(fā)生體積變化[2]。這是由于混凝土的材料性質(zhì)使其在受熱時(shí)膨脹，受冷時(shí)收縮。在施工過程中，如果混凝土表面暴露在高溫環(huán)境下，例如夏季陽光直射或高溫天氣，混凝土表面會(huì)迅速升溫。這樣的快速升溫可以導(dǎo)致混凝土表層與內(nèi)部存在溫度差異。隨著系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，內(nèi)層混凝土開始升溫，外層開始冷卻。這種不均勻的熱膨脹或收縮可能會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)在表層。

3 土建施工混凝土裂縫控制措施

3.1 荷載裂縫控制措施

在土建施工中，為了防止混凝土在荷載作用下出現(xiàn)裂縫，可以采取以下控制措施。

1)控制荷載施加時(shí)間，確保混凝土的強(qiáng)度發(fā)展與荷載的施加相匹配，避免在強(qiáng)度不足時(shí)受到大荷載的作用。在荷載施加之前，需要進(jìn)行充分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)能夠承受預(yù)期的加載。同時(shí)，在施工過程中要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)的措施來減少或避免荷載過大或不均勻施加[3]。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)物或特殊情況下，可以考慮采取逐步加載的方式。逐步加載是指在開始施加荷載時(shí)將其逐漸增加，以便觀察結(jié)構(gòu)響應(yīng)和裂縫發(fā)展情況。通過合理控制加載速率和間隔時(shí)間，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)并采取必要的彌補(bǔ)措施。

2)控制混凝土緩凝時(shí)間：采用合理的水灰比、適當(dāng)?shù)乃囝愋秃蛽胶狭峡梢钥s短混凝土緩凝時(shí)間，減少早期約束導(dǎo)致的裂縫風(fēng)險(xiǎn)。合理設(shè)計(jì)混凝土配筋，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，合理布置和加固鋼筋，提高混凝土的整體強(qiáng)度和韌性，以增加抗裂性能。

3)合理施工工藝：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和施工工藝要求進(jìn)行施工，特別注意澆注順序、澆注層數(shù)、澆注速度等因素的控制，避免突變荷載帶來的裂縫風(fēng)險(xiǎn)。比如，在施工過程中，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作。進(jìn)行荷載裂縫防治時(shí)，需要根據(jù)具體情況選擇不同的施工工藝，例如預(yù)應(yīng)力技術(shù)、增強(qiáng)材料的使用等。這些工藝可以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，并能有效避免裂縫的產(chǎn)生或擴(kuò)展；合理控制施工過程中的溫度變化[4]。溫度是引發(fā)荷載裂縫的一個(gè)重要因素。在施工過程中，需要注意控制混凝土溫度以及環(huán)境溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。例如，在混凝土澆筑時(shí)可以采取降溫措施，以減少溫度差引起的裂縫；嚴(yán)格監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力情況也是關(guān)鍵。通過使用合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)了解結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的維護(hù)和加固措施，可以有效避免或修復(fù)荷載裂縫。

4)適當(dāng)增加伸縮縫：根據(jù)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、溫度變化和變形特點(diǎn)，合理設(shè)置伸縮縫，以分割結(jié)構(gòu)，減少較大變形引起的裂縫。

5)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施：及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持混凝土的適宜濕度和溫度，防止開裂產(chǎn)生。比如，填充養(yǎng)護(hù)：使用特殊的填料(如高聚合物改性瀝青)，將裂縫填滿，并修復(fù)路面表面，確保填料與路面結(jié)合牢固，這樣可以防止水分進(jìn)入裂縫內(nèi)部，并減少進(jìn)一步開裂的風(fēng)險(xiǎn)；裂縫密封：使用彈性密封劑或膠帶對(duì)裂縫進(jìn)行封閉，以防止水分滲入，并防止進(jìn)一步擴(kuò)大[5]。這種方法對(duì)較小的裂縫或者新出現(xiàn)的細(xì)小裂紋特別有效；熱再生修復(fù)：通過將舊瀝青表面加熱再次變軟，然后與新瀝青混合，進(jìn)行修補(bǔ)。這種方法可以延長(zhǎng)道路使用壽命，減少材料浪費(fèi)和環(huán)境影響；定期檢查和維護(hù)：對(duì)道路進(jìn)行定期巡檢，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)裂縫。此外，維護(hù)人員還應(yīng)保持道路排水系統(tǒng)的暢通，以防止水分積聚和加劇裂縫的發(fā)展。

3.2 干縮裂縫控制措施

在土建施工過程中，干縮裂縫防治是非常重要的。以下是一些常見的干縮裂縫防治措施。

1)預(yù)先處理土壤。深耕和犁地：適時(shí)進(jìn)行深耕和犁地可以改善土壤結(jié)構(gòu)和通透性，增加土壤水分的滲透性，減少干縮現(xiàn)象的發(fā)生；施加有機(jī)物質(zhì)：施加有機(jī)質(zhì)肥料可以促進(jìn)土壤水分保持能力的提高，并改善土壤結(jié)構(gòu)。有機(jī)物質(zhì)還可以增強(qiáng)土壤的保水能力，降低干燥引起的收縮；合理灌溉：通過合理的灌溉措施，供給充足且均勻的水分到根系區(qū)域。這樣可以保持土壤濕度平衡，減少干縮風(fēng)險(xiǎn)；預(yù)澆水：在工程施工前，對(duì)地表進(jìn)行充分澆水。這樣可以添加足夠的水分，使得土壤自身吸收充分，并能夠在施工期間更好地保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

2)采取加筋措施。預(yù)應(yīng)力加筋：通過在混凝土構(gòu)件中安裝預(yù)應(yīng)力鋼筋，使其承受預(yù)先施加的拉力，從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗裂能力；碳纖維布加固：利用高強(qiáng)度碳纖維布將混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行加固，增加其抗拉強(qiáng)度和耐裂性能。該種方法適用于局部縮裂或輕微裂縫的防治；鋼筋網(wǎng)格加固：在混凝土表面貼附鋼筋網(wǎng)格或焊接鋼筋網(wǎng)格，并使用專用黏結(jié)材料將其與混凝土牢固連接[6]。該種方法可以有效地控制和擴(kuò)展縮裂縫，提高結(jié)構(gòu)整體的抗裂性能；過渡層加固：在混凝土表面涂刷特殊的過鍍層材料，以改善混凝土的黏結(jié)性能和抗?jié)B性能。這將有助于防止?jié)駶?rùn)環(huán)境下由于滲透壓引起的縮裂。

3)施工時(shí)間控制。預(yù)先規(guī)劃：在施工前，進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和排程，確保各項(xiàng)工作按照合理的時(shí)間順序進(jìn)行。這可以確保施工進(jìn)度得以掌控，并減少可能的延誤；使用高效設(shè)備和技術(shù)：選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和技術(shù)來執(zhí)行干縮裂縫防治工作。這將有助于提高施工效率，并減少完成項(xiàng)目所需的時(shí)間。

3.3 溫度裂縫控制措施

針對(duì)土建施工混凝土溫度裂縫的防治，可以采取以下幾種措施。

1)控制溫度變化。合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：在建筑、橋梁等工程設(shè)計(jì)中要考慮材料的熱脹冷縮性質(zhì)，采用適當(dāng)?shù)纳炜s縫和膨脹節(jié)，以容納結(jié)構(gòu)因溫度變化而引起的應(yīng)力；在混凝土澆筑過程中，可以采取冷卻措施，如噴水冷卻、遮蓋等方法來降低混凝土溫度變化幅度；在建筑物內(nèi)部或者橋梁上設(shè)置適當(dāng)?shù)耐L(fēng)系統(tǒng)、保溫層等來控制環(huán)境溫度，進(jìn)一步減小結(jié)構(gòu)受到的溫度影響；可以添加適量的防裂劑或纖維增強(qiáng)劑來提高結(jié)構(gòu)抵抗裂縫擴(kuò)展能力，并降低因溫度變化引起的應(yīng)力集中。

2)使用伸縮縫。在溫度裂縫防治中，合理使用伸縮縫措施是十分重要的。伸縮縫可以幫助控制結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮，減少溫度裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。伸縮縫通常被安置在建筑物或結(jié)構(gòu)中的易受熱脹冷縮影響的區(qū)域，例如混凝土地面、墻體、橋梁等。通過設(shè)置伸縮縫，可以在結(jié)構(gòu)發(fā)生熱脹冷縮時(shí)提供一定的可調(diào)節(jié)空間[7]。伸縮縫應(yīng)根據(jù)具體的工程要求和材料特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。在考慮溫度變化范圍和結(jié)構(gòu)受力情況的基礎(chǔ)上，確定伸縮縫的位置、寬度和深度等參數(shù)；在施工過程中，確保伸縮縫的平整和完整，在填充材料時(shí)遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時(shí)，要注意保護(hù)好建筑物或結(jié)構(gòu)中已有的伸縮縫，避免損壞或封堵；定期檢查和維護(hù)伸縮縫的狀態(tài)，確保其正常工作。如有必要，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換，以保證其正常功能。

3)選擇適當(dāng)材料。在溫度裂縫防治中，合理選擇合適的材料對(duì)于確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常重要[8]。在選擇材料時(shí)要考慮熱膨脹系數(shù)：不同材料在受熱后會(huì)出現(xiàn)不同程度的膨脹，因此需要選擇具有相似熱膨脹系數(shù)的材料，以減少溫度差引起的應(yīng)力；強(qiáng)度和耐高溫性：由于高溫會(huì)對(duì)材料強(qiáng)度造成影響，因此需要選擇能夠在高溫下保持穩(wěn)定強(qiáng)度的材料；導(dǎo)熱性能：合適的導(dǎo)熱性能可以幫助將熱量均勻分散，防止局部過熱引起的裂縫。因此，土建施工中，混凝土、聚合物、鋼材等施工材料得到廣泛應(yīng)用，此類材料強(qiáng)度較高、膨脹系數(shù)較低，滿足施工需求，可以為施工帶來更多便利。

4 結(jié)語

混凝土裂縫是土建工程施工中面臨的一個(gè)重要問題，出現(xiàn)混凝土裂縫問題后，整體建筑施工質(zhì)量、建筑結(jié)構(gòu)安全等方面都會(huì)受到影響，甚至?xí)档徒ㄖ锸褂脡勖?。不同原因都?huì)造成混凝土裂縫問題，因此，混凝土裂縫問題的控制需要專門工作人員負(fù)責(zé)，分析造成干縮裂縫、溫度裂縫、荷載裂縫的主要原因，并制定針對(duì)性控制措施，減少裂縫問題出現(xiàn)。