黃俊

隨州市水務(wù)集團(tuán)有限公司 湖北 隨州 441300

土木工程是建造各類土地工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)統(tǒng)稱，是建造人們?nèi)粘＞幼〗ㄖ?、辦公建筑、交通設(shè)施、軍事建筑、科研服務(wù)建筑的重要技術(shù)，是我國(guó)社會(huì)整體發(fā)展的保障性技術(shù)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)，2022年我國(guó)土木工程建筑業(yè)總產(chǎn)值大89120.42億元，并仍處于穩(wěn)步提升階段，是我國(guó)發(fā)展的重要促進(jìn)行業(yè)。在如此龐大的數(shù)據(jù)中能夠知曉，我國(guó)的土木工程行業(yè)涉及社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，為保證土木工程建筑的較高性能標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前95%以上的建筑都在采用混凝土作為主要施工材料，但混凝土的裂縫問(wèn)題卻始終困擾土木工程建筑的整體建設(shè)，因此，為避免混凝土裂縫對(duì)土木工程建筑施工的影響，施工單位必須從施工工藝、施工材料等多個(gè)方面進(jìn)行混凝圖裂縫的預(yù)防，并在裂縫產(chǎn)生后及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，才能夠保證土木工程建筑的高質(zhì)量建成。

1 土木工程建筑中混凝土裂縫的成因

1.1 溫度裂縫

混凝土在澆筑、振搗完畢后，會(huì)快速進(jìn)入初凝階段，并散發(fā)大量水化熱，此時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)的整體溫度快速升高，在溫度的影響下混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)整體膨脹。混凝土的內(nèi)里和表面產(chǎn)生的水化熱是相同的，但混凝土表面得散熱效率遠(yuǎn)大于混凝土內(nèi)里的散熱速度，因此，當(dāng)混凝土表面散熱基本完畢，但混凝土內(nèi)部卻仍處于較高溫度的狀態(tài)。在熱脹冷縮的影響下，混凝土表面在收縮，混凝土內(nèi)部在膨脹，當(dāng)混凝土內(nèi)部膨脹對(duì)混凝土表面施加的力大于混凝土表面強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫便被成為溫度裂縫[1]。

溫度裂縫是因混凝土自身特性所形成，不受外界因素影響，因此，是土木工程建筑中混凝土裂縫的常見(jiàn)成因之一，但溫度裂縫一般較為細(xì)密，對(duì)建筑整體性能的影響較小，是混凝土各類裂縫中處理較簡(jiǎn)單的一種。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫的成因與溫度裂縫基本相同，但導(dǎo)致塑性收縮裂縫具備成因的條件與溫度裂縫不同。

混凝土是由水泥、砂礫、水及外加劑拌和而成，因此，水便是混凝土中保持其整體性以及完成水化作用的重要的條件，但土木工程建筑的建設(shè)需要在不同環(huán)境下完成，其中不乏高溫、酷寒等惡劣條件，塑性收縮裂縫便是在高溫環(huán)境中外界溫度因素而導(dǎo)致的混凝土裂縫。

在混凝土初凝并開(kāi)始進(jìn)行水化反應(yīng)時(shí)，若此時(shí)外界高溫或大風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面的水分被大風(fēng)、高溫影響而快速流失，而水分的流失便會(huì)導(dǎo)致混凝土表面失去形變能力，當(dāng)混凝土內(nèi)部因熱脹冷縮而發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部混凝土便會(huì)對(duì)外部已經(jīng)失去形變能力的混凝土施加應(yīng)力，而此時(shí)外部的混凝土基本不具備強(qiáng)度，應(yīng)力便會(huì)導(dǎo)致外部混凝土產(chǎn)生裂縫，這種裂縫便是塑性收縮裂縫[2]。

塑性收縮裂縫一般中間較寬，長(zhǎng)度在30cm-3m不等，寬度介于1-5mm之間，一般塑性收縮裂縫并不連貫，但分布在混凝土結(jié)構(gòu)各處，是較難處理的一種混凝土裂縫。

1.3 反射裂縫

反射裂縫的成因十分特殊，是一種出現(xiàn)在裂縫修補(bǔ)層的混凝土裂縫。當(dāng)混凝土產(chǎn)生裂縫后，施工單位為阻止裂縫問(wèn)題繼續(xù)擴(kuò)大，就會(huì)采用各種技術(shù)手段，對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行處理，若采用混凝土材料或使用膠料對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行覆蓋的處理方法，修補(bǔ)層下方的裂縫仍未被徹底處理，在此情況下，下層裂縫的擴(kuò)張應(yīng)力會(huì)時(shí)刻作用在修補(bǔ)層中，當(dāng)下層裂縫的擴(kuò)張應(yīng)力大于修補(bǔ)層強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)在修補(bǔ)層中產(chǎn)生裂縫，這種情況下產(chǎn)生的裂縫便是反射裂縫。

反射裂縫的長(zhǎng)度、寬度與下層裂縫有直接關(guān)系，反射裂縫的長(zhǎng)度及寬度在產(chǎn)生的第一時(shí)間會(huì)小于下層裂縫，但隨著時(shí)間推移，修補(bǔ)材料與下層材料之間的粘接效果也會(huì)受到反射裂縫影響，進(jìn)而導(dǎo)致修補(bǔ)材料的脫落，在此期間，反射裂縫會(huì)不可逆的逐漸擴(kuò)大。

1.4 沉降收縮裂縫

土木工程建筑是建設(shè)在土地條件下的工程項(xiàng)目，因此，土地的因素也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)前，為減少沉降問(wèn)題對(duì)土木工程建筑的影響，建筑規(guī)模越大其配套的基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模便越大，以規(guī)劃規(guī)模巨大的深圳恒達(dá)超級(jí)總部項(xiàng)目為例，為保證394m高度的建筑穩(wěn)定性，使用最長(zhǎng)長(zhǎng)度40m、最大直徑3m的35根工程樁打下孔深最深82m的樁基礎(chǔ)工程中，但仍不可避免土木工程建筑的沉降問(wèn)題。而沉降收縮裂縫便是在建筑物發(fā)生沉降后，沉降問(wèn)題便會(huì)導(dǎo)致建筑物的受力結(jié)構(gòu)失控，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物的裂縫產(chǎn)生[3]。

沉降收縮裂縫不同于上述幾種裂縫情況，沉降裂縫的長(zhǎng)度、寬度受建筑物基礎(chǔ)及混凝土自身強(qiáng)度直接影響，所產(chǎn)生的裂縫長(zhǎng)度及寬度在幾毫米至幾米不等，會(huì)嚴(yán)重降低建筑物的整體性能，甚至威脅建筑使用人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，是各種混凝土裂縫中破壞效果最強(qiáng)的一種。

2 土木工程建筑中預(yù)防混凝土裂縫的措施

2.1 選用低水化熱水泥

水化熱是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要因素之一，因此，在土木工程建筑的施工中，為預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)選用低水化熱水泥作為混凝土膠料進(jìn)行配比。當(dāng)前低水化熱水泥主要包括以下幾種：1.礦渣硅酸鹽水泥。礦渣硅酸鹽水泥是在普通硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加處理過(guò)后的礦渣配比而成，礦渣硅酸鹽水泥具有低水化熱、抗?jié)B性強(qiáng)、耐熱性好、終凝強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于地下、水下等大混凝土體積的土木工程建筑施工。但礦渣硅酸鹽水泥初凝期強(qiáng)度第且凝結(jié)慢，若混凝土的配比非最佳標(biāo)準(zhǔn)，采用礦渣硅酸鹽水泥作為混凝土膠料會(huì)產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。2.火山灰硅酸鹽水泥?；鹕交夜杷猁}水泥是在普通硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)上添加火山灰配比而成，火山灰硅酸鹽水泥較普通水泥更細(xì)膩，使其在具備低水化熱、抗?jié)B性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，還具備極強(qiáng)的保水性，能夠在一般高溫或風(fēng)力較小的天氣環(huán)境中避免塑性收縮裂縫的形成。但火山灰水泥同樣因其細(xì)膩的原故，其在耐磨性和抗凍性的表現(xiàn)中不如礦渣硅酸鹽水泥出色，常被用于對(duì)抗浸蝕性要求較高的土木工程建筑施工中。3.粉煤灰硅酸鹽水泥。粉煤灰硅酸鹽水泥具備低水化熱、和易性好、耐腐蝕等各種特點(diǎn)，一般粉煤灰水泥是在硅酸鹽水泥熟料中添加5%或以下的?；郀t礦渣配比而成，后期強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)十分顯著，能夠超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的硅酸鹽水泥，但其前期強(qiáng)度增進(jìn)率較低，且抗碳化能力差，但其高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)使其在碳化要求不高的土木工程建筑施工中表現(xiàn)十分活躍[4]。

2.2 控制混凝土配比

混凝土的配比控制是降低混凝土裂縫的關(guān)鍵程序。當(dāng)前在土木工程建筑施工中有效降低混凝土裂縫的混凝土配比控制方向主要包括以下三點(diǎn)：1.適當(dāng)使用減水劑。水化作用是導(dǎo)致混凝土裂縫的主要因素，而水分作為水化反應(yīng)的必要條件，適當(dāng)使用緩凝減水劑，便能夠在保證混凝土坍落度的基礎(chǔ)上減少混凝土的拌和用水，進(jìn)而避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。2.減少拌和用水量。為避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，在進(jìn)行混凝土拌和時(shí)，在不影響混凝土性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能降低水的配比。3.配比時(shí)添加膨脹劑。膨脹劑或膨脹水泥能夠有效提升混凝土的補(bǔ)償收縮性能，減少混凝土在溫度作用下產(chǎn)生的應(yīng)力，從而降低因水化熱而導(dǎo)致的溫度裂縫產(chǎn)生[5]。

2.3 局部加筋

筋材是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中提升結(jié)構(gòu)抗拉性能的主要材料，因此，通過(guò)在混凝土結(jié)構(gòu)易裂部位增加筋材配比，能夠有效避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而保證土木工程建筑的整體質(zhì)量?；炷敛牧显诮K凝前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限，此時(shí)也是混凝土裂縫問(wèn)題的高發(fā)期，若在易裂局部增加筋材配比，能夠使該區(qū)域的抗拉性能提升，當(dāng)內(nèi)部混凝土因水化溫度因素而對(duì)混凝土表面施加應(yīng)力時(shí)，增加筋材所提升的抗拉性能夠有效限制混凝土內(nèi)部應(yīng)力對(duì)混凝土表面的作用，從而避免混凝土裂縫出現(xiàn)[6]。

2.4 做好施工后養(yǎng)護(hù)

混凝土裂縫的成因便是混凝土表面喪失與混凝土內(nèi)部共同形變的能力，因此，混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)工作也應(yīng)從這個(gè)方向著手進(jìn)行，才能夠有效避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。首先，為保證混凝土的表面濕潤(rùn)，在混凝土進(jìn)入初凝階段后，應(yīng)均勻在混凝土表面灑水，并覆蓋能夠幫助混凝土表面縮水的草墊或塑料薄膜，減緩混凝土表面水分的流失速度。其次，混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間也是影響其養(yǎng)護(hù)效果的重要因素，一般混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14d-28d，在特殊天氣影響下可以適當(dāng)調(diào)整混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，但在結(jié)束養(yǎng)護(hù)前，應(yīng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，確定其強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，才能夠結(jié)束養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)禁施工單位在混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)便結(jié)束養(yǎng)護(hù)進(jìn)入后續(xù)施工階段[7]。

3 土木工程建筑產(chǎn)生混凝土裂縫后的有效處理技術(shù)

3.1 灌漿法

灌漿法顧名思義，是在混凝土裂縫中通過(guò)灌注液態(tài)材料進(jìn)行修補(bǔ)的一種混凝土裂縫處理技術(shù)。灌漿法根據(jù)其灌注材料可以分為兩種，根據(jù)灌注方法可以分為三種，首先，根據(jù)灌漿材料可以分為水泥漿灌注和聚合物灌注，一般在較厚的水泥墻或水壩產(chǎn)恒混凝土裂縫時(shí)，便應(yīng)采用水泥漿灌注，通過(guò)水泥漿與混凝土材料的同材料易粘結(jié)特點(diǎn)，能夠有效達(dá)成混凝土裂縫的處理目的。聚合物灌漿法是以丙烯酰胺聚合物或環(huán)氧樹(shù)脂作為灌漿材料，聚合物及環(huán)氧樹(shù)脂的高粘結(jié)性能和填充性在保證混凝土裂縫處理效果的基礎(chǔ)上，能夠?qū)炷恋木植繀^(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，進(jìn)而保證混凝土結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用期間的性能，但丙烯酰胺聚合物和環(huán)氧樹(shù)脂的造價(jià)較高，在考慮性價(jià)比的前提下，只能在少量混凝土裂縫的處理工作中使用[8]。

其次，根據(jù)灌注方法可以分為真空滲入法、重力滲入法以及表面封閉法三種。真空深入法是指將混凝土裂縫進(jìn)行封閉，而后對(duì)講裂縫中的空氣抽出，使其內(nèi)部形成真空狀態(tài)，而后在大氣壓力下灌注漿料，使用真空灌注法能夠在大氣壓力的作用下對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行完全填充，減少因漿料未滿或滲漏等問(wèn)題造成混凝土裂縫處理效果不足問(wèn)題；重力滲入法多用于混凝土結(jié)構(gòu)的地面裂縫，將樹(shù)脂材料涂在混凝土裂縫表面，在重力的作用下，樹(shù)脂便會(huì)逐漸深入混凝土裂縫中的各處，從而達(dá)成處理裂縫的目的，但重力深入需要一定的時(shí)間，若天氣較為炎熱或較為寒冷，會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂在未完全填充裂縫的情況下邊提前定型，因此，在使用重力滲入法進(jìn)行混凝土裂縫處理時(shí)，施工人員應(yīng)考慮天氣因素的影響；表面封閉法是最簡(jiǎn)單的一種混凝土裂縫處理辦法，通過(guò)密封材料對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行密封，能夠避免水氣、二氧化碳等外界因素對(duì)混凝土裂縫內(nèi)部的影響，避免混凝土裂縫的就一步擴(kuò)大，但并未從根本解決混凝土裂縫問(wèn)題，因此表面封閉法正在逐步退出混凝土裂縫處理技術(shù)的應(yīng)用范圍[9]。

3.2 混凝土置換法

混凝土置換法是指當(dāng)混凝土裂縫較多且過(guò)于集中時(shí)，通過(guò)將裂縫處混凝土割除，而后以新的混凝土或其他材料進(jìn)行置換的一種處理方法。土木工程建筑的混凝土裂縫一般不會(huì)出現(xiàn)裂縫過(guò)多且損壞較為嚴(yán)重的情況，多為細(xì)密且分布較廣的混凝土裂縫，因此，混凝土置換法在實(shí)際的土木工程建筑混凝土裂縫修補(bǔ)中并不常用[10]。

首先，混凝土置換法的應(yīng)用，應(yīng)先進(jìn)行裂縫處混凝土的割除，為避免割除過(guò)多都混凝土結(jié)構(gòu)性能造成影響，在進(jìn)行混凝土割除前必須檢測(cè)混凝土裂縫的深度及其內(nèi)部分布情況，而后以記號(hào)筆或粉筆等圈定割除區(qū)域，再以割除設(shè)備對(duì)混凝土目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行處理。需要注意的是，土木工程建筑的混凝土裂縫若發(fā)生在承重墻中，且情況較為嚴(yán)重，必須拆除后重新施工，承重墻內(nèi)存在大量的鋼筋，若進(jìn)行割除會(huì)嚴(yán)重影響承重墻的性能。

其次，混凝土割除后的修補(bǔ)階段應(yīng)采用與墻體同等配比的混凝土作為修補(bǔ)材料，才能夠保證修補(bǔ)材料與墻體的粘接效果，與其他修補(bǔ)方式不同，粘接材料在終凝后若與墻體粘接效果不足，會(huì)導(dǎo)致粘接材料的整體脫落，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土置換法的應(yīng)用失敗。

3.3 仿生自愈法

仿生自愈法不同于其他的混凝土裂縫處理方法，其理念介于防治措施與處理方法之間。仿生自愈法是一種新的混凝土裂縫處理方法，通過(guò)在混凝土配比中添加含粘接劑的液芯纖維，能夠在混凝土內(nèi)部形成仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)混凝土應(yīng)自身因素或環(huán)境因素而產(chǎn)生裂縫時(shí)，混凝土內(nèi)部的液芯纖維便會(huì)分泌并粘接，使混凝土具備一定的自愈能力，是傳統(tǒng)混凝土所不具備的性能。當(dāng)前仿生自愈法的應(yīng)用尚不成熟，其自愈過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間，且其自愈過(guò)程中也極易受外界自然因素影響，仍需要進(jìn)一步研究[11]。

仿生自愈法的靈感來(lái)源于生物組織在遭受傷害時(shí)能夠自動(dòng)分析某種成分并使創(chuàng)傷部位自愈的能力，經(jīng)土木工程行業(yè)多年來(lái)的持續(xù)發(fā)展，液芯纖維便成為當(dāng)前仿生自愈法能夠應(yīng)用于實(shí)際施工的重要依據(jù)。仿生自愈法不僅是一項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新，更是土木工程行業(yè)整體發(fā)展的標(biāo)志。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，土木工程建筑中的混凝土裂縫不僅影響建筑的整體美觀度，混凝土裂縫的出現(xiàn)也會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)被破壞，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅縮減，進(jìn)而影響建筑的整體舒適性、美觀度和安全性。為保證土木工程建筑對(duì)社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)積極分析混凝土裂縫的產(chǎn)生規(guī)律，并總結(jié)混凝土裂縫的處理經(jīng)驗(yàn)，在保證當(dāng)前建筑高質(zhì)量建成的同時(shí)，為土木工程行業(yè)的整體發(fā)展保駕護(hù)航。