建筑工程中混凝土裂縫成因與對(duì)策探討

王松

摘 要：影響建筑工程施工裂縫的因素很多，對(duì)施工裂縫進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)考慮現(xiàn)實(shí)情況，通過(guò)對(duì)成因深入分析并有針對(duì)性地處理，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能，確保房屋建筑工程安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：建筑工程；施工裂縫；成因；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）05-0040-03

0 引言

在房屋建筑工程具體施工過(guò)程中，整個(gè)工程最終的質(zhì)量均會(huì)受到混凝土裂縫的影響，如果產(chǎn)生裂縫問(wèn)題嚴(yán)重，還會(huì)發(fā)生安全事故。因此，有必要全面深入分析和研究混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理技術(shù)，找出科學(xué)合理的技術(shù)方案應(yīng)對(duì)各種病害。

1 建筑工程施工裂縫的成因分析

當(dāng)下，普遍使用的工程建筑材料之一就是混凝土，它所具備的特點(diǎn)是抗拉性能較低，屬性較脆。在混凝土施工中，若溫度和濕度改變，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或基礎(chǔ)發(fā)生變化，就容易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。

1.1 因結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致建筑工程施工裂縫

建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降，會(huì)改變其結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生變形。同時(shí)荷載突變或超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的要求，也會(huì)改變其結(jié)構(gòu)而引發(fā)變形。若水泥凝固或膨脹達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，如水泥穩(wěn)定性差，水泥中存在生石灰或氧化鎂，結(jié)構(gòu)膨脹反應(yīng)導(dǎo)致開(kāi)裂等，結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)引起的混凝土開(kāi)裂問(wèn)題，如堿性材料引起的結(jié)構(gòu)體積膨脹，會(huì)造成裂縫，內(nèi)部d-的存在，會(huì)腐蝕鋼筋出現(xiàn)生銹問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂[2]。這些都嚴(yán)重影響著項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)效果和質(zhì)量。

1.2 因荷載導(dǎo)致建筑工程施工裂縫

因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺乏合理性，造成承載力低。由于孔洞、溝槽的開(kāi)設(shè)，而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)橫截面的突然變化或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，均是因?yàn)槲磳?duì)結(jié)構(gòu)采取合理有效的措施而造成的。比如，沒(méi)有將箍筋設(shè)置在先澆主梁的結(jié)構(gòu)的次梁位置，或者沒(méi)有科學(xué)合理地設(shè)置附加吊桿和各種構(gòu)造縫，進(jìn)而引發(fā)了嚴(yán)重的開(kāi)裂問(wèn)題。沒(méi)有設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致某些部位存在過(guò)大的荷載。未制定合理方案進(jìn)行妥善處理，或設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)，將結(jié)構(gòu)用作其他用途等。因受結(jié)構(gòu)外荷載的影響，促使產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，進(jìn)而會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的性能。過(guò)早進(jìn)行拆模、早期因地震的影響或者未選擇正確的拆模手段、現(xiàn)場(chǎng)吊點(diǎn)設(shè)置不合理、材料構(gòu)件運(yùn)輸和管理維護(hù)不當(dāng)出現(xiàn)破損等，這些都將導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

目前，鋼筋混凝土梁板等構(gòu)建抗彎被廣泛使用，造成在結(jié)構(gòu)荷載的不斷影響下出現(xiàn)裂縫。一般普通鋼構(gòu)件能智能承受30%～40%的設(shè)計(jì)荷載，易出現(xiàn)裂縫，不過(guò)依靠肉眼無(wú)法直接觀察到。但是，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的1.5倍以上時(shí)即超過(guò)其極限[3]。鋼構(gòu)件在運(yùn)行時(shí)可接受一定程度的裂紋。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生的最大裂縫有0.2～0.3 mm的寬度，當(dāng)裂縫寬度超出該范圍，或不允許出現(xiàn)裂縫，均屬于病害問(wèn)題，必須進(jìn)行綜合分析。

1.3 因溫度變化導(dǎo)致建筑工程施工裂縫

結(jié)構(gòu)表面在受到溫度驟變的情況下產(chǎn)生裂縫，且不存在明顯的規(guī)律性。當(dāng)面對(duì)梁板與長(zhǎng)厚尺寸較大的結(jié)構(gòu)，或當(dāng)裂縫和短邊平行時(shí)，裂縫交錯(cuò)產(chǎn)生了面積較大的裂縫。裂縫一般在0.5 mm以?xún)?nèi)，在長(zhǎng)度方向上，寬度基本保持不變，其主要產(chǎn)生于施工過(guò)程中。通過(guò)分析研究可知，由于溫度導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮，在開(kāi)始硬化時(shí)則會(huì)引發(fā)水泥水化反應(yīng)，出現(xiàn)新的水泥結(jié)晶體。其化合物體積相對(duì)較小，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)收縮，該過(guò)程即為凝縮。由于混凝土材料在之后施工中的自由水出現(xiàn)蒸發(fā)而引起干縮，同時(shí)外部環(huán)境溫差較大，因而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)收縮反應(yīng)顯著，也會(huì)加重裂縫的出現(xiàn)。

1.4 因施工不當(dāng)導(dǎo)致建筑工程施工裂縫

現(xiàn)場(chǎng)施工管理存在不合理性，為嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)各部分與設(shè)計(jì)方案不符，與標(biāo)準(zhǔn)也存在差距。出于自身利益的需求，施工單位使用材料未達(dá)標(biāo)，經(jīng)常出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象。水灰比、塌落度不當(dāng)，與要求不一致，材料中添加過(guò)多粉砂材料，嚴(yán)重影響材料性能，因此，水與水泥必須保持合適的比例，確?；炷练蠘?biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度。所以，必須嚴(yán)格控制好各項(xiàng)材料，控制好水、水泥及外加劑形成的溶液質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)標(biāo)。

有效控制混凝土材料攪拌和處理，以達(dá)到振搗要求，要結(jié)合工程的實(shí)際需求，確保正確選擇模板和墊層。在完成澆筑混凝土振搗環(huán)節(jié)之后，粗集料產(chǎn)生沉降，內(nèi)部水分和氣體排出，導(dǎo)致表面沁水，甚至在縱向出現(xiàn)體積沉落，損壞表面砂漿層，其干縮性能受到一定影響，在水分蒸發(fā)后易出現(xiàn)凝縮裂縫。而在澆筑模板、墊層結(jié)構(gòu)時(shí)，未將適量水進(jìn)行噴灑，過(guò)于干燥，造成模板吸收大量水而造成混凝土結(jié)構(gòu)收縮，從而導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象。在結(jié)束澆筑施工之后，未能及時(shí)覆蓋相關(guān)材料在混凝土上，長(zhǎng)時(shí)間受到風(fēng)吹日曬，造成表面的游離水快速揮發(fā)，從而引發(fā)開(kāi)裂。結(jié)構(gòu)澆筑與振搗施工全部結(jié)束之后，進(jìn)行抹干壓光過(guò)度，導(dǎo)致集料逐漸上浮，表面水泥漿層含水量過(guò)高，與空氣接觸后產(chǎn)生碳酸鈣，導(dǎo)致收縮嚴(yán)重，進(jìn)而出現(xiàn)表面開(kāi)裂等不良影響。

在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，由于使用不合格的工藝，導(dǎo)致承重部分出現(xiàn)負(fù)筋缺陷問(wèn)題，固定承重形成塑性鉸承重結(jié)構(gòu)，保護(hù)層超標(biāo)，導(dǎo)致承重部分出現(xiàn)裂縫。在實(shí)際建筑工程中，拆模時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)，或初凝未完全完成，使外荷載增大，導(dǎo)致樓板彈性變形，降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能，結(jié)構(gòu)性能明顯下降，難以承受外力。操作人員在冬季作業(yè)時(shí)，沒(méi)有按照相關(guān)要求添加氯化物或鹽，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膨脹和開(kāi)裂。

1.5 因混凝土徐變導(dǎo)致建筑工程施工裂縫

在工程中，混凝土徐變普遍會(huì)造成開(kāi)裂或裂縫。根據(jù)相關(guān)研究人員的研究結(jié)果可知，當(dāng)受彎構(gòu)件的截面混凝土受到壓力而產(chǎn)生徐變時(shí)，變形會(huì)擴(kuò)大到2～3倍，由于徐變反應(yīng)，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力損壞更嚴(yán)重，并損害結(jié)構(gòu)的抗裂性能，進(jìn)一步加劇結(jié)構(gòu)損壞[4]。

2 建筑工程施工裂縫的對(duì)策探討

2.1 施工圖設(shè)計(jì)中預(yù)防建筑工程施工裂縫的對(duì)策

在設(shè)定建筑的平面形式時(shí)，選擇合適的形式是非常重要的。在滿(mǎn)足一定功能需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)要盡可能選擇簡(jiǎn)潔便利的形式。如果建筑平面復(fù)雜，很可能會(huì)導(dǎo)致扭曲變形，結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化，墻體開(kāi)裂?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置縱橫墻結(jié)構(gòu)，按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)豎向墻洞口，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。合理設(shè)計(jì)建筑物長(zhǎng)寬比，長(zhǎng)寬比越小，剛度越高。如果比例不合理，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性沉降。根據(jù)工程設(shè)計(jì)的要求，需要正確設(shè)置各種應(yīng)力條件，保證荷載設(shè)置均勻，有效防止應(yīng)力集中[5]。為防止地基不均勻沉降問(wèn)題產(chǎn)生，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)深度，做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到地基強(qiáng)度要求，進(jìn)一步避免不均勻變形。

通過(guò)采取合理有效的措施，提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，各項(xiàng)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的需要，圈梁和構(gòu)造柱的構(gòu)造應(yīng)逐層合理布置，以提高結(jié)構(gòu)的整體性能，保證砌體結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，避免裂縫的加重或因裂縫引起的組織結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重變化。

合理設(shè)計(jì)沉降縫，確定其最佳位置，根據(jù)要求確定寬度和尺寸，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)形式，有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能，設(shè)置合理的伸縮縫間距。如果建筑物所在區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，地基出現(xiàn)不均勻沉降，可能會(huì)造成建筑物出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。因此，它可以與其他結(jié)構(gòu)縫結(jié)合使用。為增強(qiáng)窗臺(tái)砌體的效果，如果窗臺(tái)結(jié)構(gòu)寬度過(guò)大，應(yīng)設(shè)置一定量的鋼筋混凝土，有效鞏固窗臺(tái)形式，避免其結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)裂縫。

2.2材料管理中預(yù)防建筑工程施工裂縫的對(duì)策

2.2.1 鋼筋的配置

鋼筋的配置應(yīng)符合設(shè)計(jì)方案，選擇合適數(shù)量的材料，對(duì)種類(lèi)與規(guī)格進(jìn)行全面管控，確?？沽研阅苓_(dá)標(biāo)，材料符合要求。鋼筋設(shè)置還必須注意配備一定厚度的保護(hù)層，對(duì)間距進(jìn)行嚴(yán)格控制，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而符合工程要求。

2.2.2 混凝土材料的選擇

水泥材料要選擇水化熱性能相對(duì)較低的水泥，確保性能過(guò)關(guān)，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為使混凝土表面應(yīng)達(dá)到一定粗糙度，粗骨料具有良好的級(jí)配性與較高結(jié)構(gòu)硬度，含有害雜質(zhì)量不得超過(guò)一定范圍。細(xì)骨料適合以中砂材料為主，細(xì)顆粒且空隙較小。外加劑要選擇合適品種，明確相應(yīng)的型號(hào)，確保混合料性能達(dá)標(biāo)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重收縮[6]。

2.2.3 混凝土施工配合比的設(shè)計(jì)

嚴(yán)格控制好混凝土配合比。選擇的材料使用少量水泥且水灰比較小，水泥材料比例不得隨意改變。在混凝土材料配置中，要保證每一個(gè)材料都要達(dá)到要求的比例，性能符合要求，一旦出現(xiàn)離析現(xiàn)象則不得繼續(xù)使用。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)施工管理中預(yù)防建筑工程施工裂縫的對(duì)策

2.3.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

全方位有效檢查地基，在開(kāi)挖基坑之后，必須認(rèn)真勘察現(xiàn)場(chǎng)，制定合理的設(shè)計(jì)方案，并交由勘察單位完成驗(yàn)收。當(dāng)?shù)鼗Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，在開(kāi)挖之后，設(shè)計(jì)單位必須進(jìn)行補(bǔ)充鉆探，如果外部地基環(huán)境交差，則必須施工加固，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收符合標(biāo)準(zhǔn)要求再繼續(xù)施工。開(kāi)挖基槽過(guò)程中不得破壞原狀結(jié)構(gòu)，按照正確的順序施工，符合相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)與相鄰建筑物距離較近時(shí)，一般要先開(kāi)始基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工，確保在開(kāi)挖基坑時(shí)不影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物各個(gè)結(jié)構(gòu)存在較大的荷載時(shí)，一般要對(duì)重、高部分先進(jìn)行施工，再對(duì)輕、低部分進(jìn)行施工。

2.3.2 模板的安裝與拆除

為有效避免鋼筋混凝土出現(xiàn)裂縫，應(yīng)當(dāng)從以下3方面有效管控模板施工：①模板結(jié)構(gòu)形式科學(xué)合理，防止由于各個(gè)部分出現(xiàn)變形而出現(xiàn)裂縫。②模板與支架符合相應(yīng)的強(qiáng)度要求，確保性能達(dá)標(biāo)，在外部荷載作用下，模板與支架也具有良好的穩(wěn)定性，避免因變形而產(chǎn)生開(kāi)裂。③不得提前拆模，要選定合理時(shí)間，使結(jié)構(gòu)性能達(dá)標(biāo)。也不得不延后拆模，拆模時(shí)間過(guò)晚可能導(dǎo)致較高的水化熱反應(yīng)，此時(shí)間段不適合拆除，以免影響?zhàn)B護(hù)施工效果[7]。

2.3.3 混凝土的施工

在澆筑混凝土?xí)r，必須避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，均勻進(jìn)行振搗，達(dá)到振搗要求。在初期能進(jìn)行順利養(yǎng)護(hù)，可增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間，如果外部溫度較高、風(fēng)速較大且濕度低，則要及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，若澆筑養(yǎng)護(hù)出現(xiàn)困難或濕度較大，則要將混凝土表面覆蓋進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)。對(duì)于大體積混凝土（如建筑核心筒基礎(chǔ)）有必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)埋冷卻管通水養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫，建筑工程大體積混凝土冷卻管設(shè)置平、立面示意圖如圖1。

2.4 治理建筑工程施工裂縫的對(duì)策

在某種程度上來(lái)說(shuō)，裂縫問(wèn)題在混凝土結(jié)構(gòu)中無(wú)法完全規(guī)避。在出現(xiàn)裂縫之后，先要對(duì)其成因進(jìn)行分析，再分別分析研究其設(shè)計(jì)、材料與施工等方面是否存在問(wèn)題，針對(duì)存在的問(wèn)題采取相應(yīng)的解決措施。

混凝土結(jié)構(gòu)部件裂縫主要有以下3種：①在可接受范圍內(nèi)存在的細(xì)小裂縫，一般無(wú)需處理。②在可接受范圍之外，但開(kāi)裂程度較輕，不會(huì)影響工程安全的裂縫，必須通過(guò)一定的處理后保證性能達(dá)標(biāo)。③嚴(yán)重的裂縫則會(huì)威脅到工程安全生產(chǎn)，這類(lèi)裂縫極大影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，通常處理方式是加固或重新建設(shè)。

所以，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行分析，找到成因，進(jìn)而有針對(duì)性處理。處理裂縫過(guò)程中應(yīng)注意以下6點(diǎn)：①在裂縫遇到除氣溫環(huán)境之外因素影響時(shí)，要在外部條件穩(wěn)定情況下處理裂縫。②在裂縫因氣溫因素影響而產(chǎn)生，要選擇在低溫條件下處理裂縫，且處理的措施必須合理科學(xué)，具有足夠的伸縮性能。③當(dāng)裂縫是由于地基不均勻沉降導(dǎo)致，則必須加固地基。④當(dāng)裂縫是因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而導(dǎo)致時(shí)，應(yīng)有效加固其結(jié)構(gòu)，確保強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。⑤當(dāng)裂縫是由于滲漏而產(chǎn)生時(shí)，則要及時(shí)修補(bǔ)滲漏部位，將水堵住并進(jìn)行修補(bǔ)[8]。⑥要對(duì)裂縫進(jìn)行涂抹，并通過(guò)粘貼和嵌補(bǔ)修復(fù)表面，促使結(jié)構(gòu)性能符合標(biāo)準(zhǔn)。裂縫的處理必須具體情況具體分析，采取合適的措施以保證有效處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

在各種造成混凝土裂縫的因素中，最為直接且最易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的因素要屬溫差和材質(zhì)，而造成裂縫最嚴(yán)重的因素為沉降和超載。在對(duì)這些裂縫進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)考慮現(xiàn)實(shí)情況，通過(guò)對(duì)成因的深入分析有針對(duì)性處理，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能，確保房屋建筑工程安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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