李 兆 強(qiáng)

(中澤建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

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建筑施工中混凝土裂縫成因及防治研究

李 兆 強(qiáng)

(中澤建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

從干縮裂縫、塑性裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫等方面，介紹了建筑施工中混凝土裂縫的種類，并分析了各裂縫的產(chǎn)生原因，提出了混凝土裂縫的防治措施，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

混凝土裂縫，原材料，建筑設(shè)計(jì)，防治措施

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫一旦產(chǎn)生，就會(huì)隨著時(shí)間的延續(xù)而持續(xù)發(fā)展，如果不進(jìn)行良好地控制并采取修復(fù)手段，裂縫擴(kuò)大以后可能會(huì)造成水分滲入，從而使得鋼筋生銹，失去承載能力與抗拉能力，最終造成混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的下降，甚至影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全與抗震能力，因此是一個(gè)不可疏忽的問題，為了防止混凝土中鋼筋受到影響，在施工中也采取了很多措施，比如增加保護(hù)層的厚度等等，但是造成混凝土中裂縫的原因有很多，因此必須進(jìn)行梳理，找出關(guān)鍵問題，加以控制與防治。

1 施工中混凝土裂縫的種類

根據(jù)混凝土裂縫的不同成因，在建筑施工中常見的混凝土種類分為以下幾種：

1)混凝土干縮裂縫。

由于水分蒸發(fā)使得混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的時(shí)候水分不足，混凝土在施工完畢以后一般大約1周～2周會(huì)在構(gòu)件的表面出現(xiàn)干縮裂縫，這種混凝土收縮是不可逆的過程，而產(chǎn)生的原因就是因?yàn)榛炷帘砻嫠终舭l(fā)而出現(xiàn)內(nèi)部與外部的水分含量不同，如果混凝土表面的水分蒸發(fā)較快，失去的水分較大，則發(fā)生干縮的程度較大，裂縫寬度也較寬；如果表面水分蒸發(fā)的速度較慢，失去的水分較小，則發(fā)生干縮的程度較小，裂縫也較窄。如果混凝土發(fā)生干縮的拉力小于混凝土本身的抗拉能力，則混凝土表面不會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。一般來說，干縮裂縫的形態(tài)是相互平行的一些線狀裂縫或者網(wǎng)狀裂縫，一般寬度大約為1 mm～2 mm，出現(xiàn)的位置大多數(shù)在大型構(gòu)件平面的中部，一些厚度較小的梁式構(gòu)件或者板式構(gòu)件中的分布都是沿著短邊的方向。這些裂縫出現(xiàn)最大的影響就是會(huì)造成混凝土抗?jié)B能力的下降，水分滲入鋼筋中引起鋼筋化學(xué)反應(yīng)，造成混凝土耐久性能的下降，而且在水壓力的作用下會(huì)影響到構(gòu)件的受力性能等?；炷翗?gòu)件的干縮主要與混凝土的配合比、水泥含量、用量，粗骨料與細(xì)骨料的性質(zhì)以及外加劑加入的含量等等相關(guān)。

2)混凝土塑性裂縫。

混凝土表面的塑性裂縫形成原因與干縮裂縫形成的原因類似，但是也不一樣。塑性裂縫產(chǎn)生主要是因?yàn)榛炷帘砻嬖诖箫L(fēng)天氣或者在干熱的天氣當(dāng)中，表面水分消失過快。這種裂縫一般出現(xiàn)的形態(tài)是中間寬，兩邊較窄，長短不一致而且相互之間也不連貫。一般來說，這種裂縫出現(xiàn)的長度大約在200 mm～300 mm之間，寬度能達(dá)到5 mm左右。出現(xiàn)的原因是混凝土還沒有達(dá)到終凝，因此在這個(gè)階段抗拉能力與強(qiáng)度都較弱，在這種情況下受到大風(fēng)天氣或者干熱天氣的影響，混凝土的表面水分消失過快，使得混凝土表面的毛細(xì)管當(dāng)中大量產(chǎn)生負(fù)壓，混凝土的體積發(fā)生急劇收縮，在收縮力大于混凝土抵抗能力的時(shí)候，混凝土表面出現(xiàn)大量的龜裂。一般影響龜裂的因素有混凝土的水灰比、混凝土凝結(jié)的時(shí)間、風(fēng)速、環(huán)境相對濕度與溫度等等。

3)混凝土沉降裂縫。

在建筑施工中，有時(shí)候可能會(huì)因?yàn)榻ㄖ旧淼牡鼗A(chǔ)不牢、地基土質(zhì)松軟、地基處理的方法不當(dāng)，或者施工質(zhì)量不符合要求、地基滲水等等原因造成地基不均勻沉降而產(chǎn)生。也有一些是因?yàn)槟０宓闹尾蛔?、拆模過早混凝土的強(qiáng)度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求或者支撐在混凝土強(qiáng)度增長的過程中松動(dòng)。如果是在冬季，還有凍土消融的問題。凍土在滲水凍結(jié)的狀態(tài)下強(qiáng)度較高、承載能力較強(qiáng)。如果凍土中的冰融化，就會(huì)造成土體的下沉，承載能力下降，在這種狀態(tài)下就會(huì)發(fā)生局部沉降，使得混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的形態(tài)一般是貫穿狀態(tài)，走向與建筑沉降的方向與部位有關(guān)。一般與地面形成一定的角度，大概在30°～60°范圍內(nèi)。比較嚴(yán)重的沉降裂縫會(huì)形成構(gòu)件裂縫兩側(cè)的錯(cuò)位，裂縫的寬度也與沉降量成正比例關(guān)系。這種裂縫與周邊環(huán)境中的水分、溫度等關(guān)系不大，一般當(dāng)建筑沉降穩(wěn)定以后，裂縫的發(fā)展就穩(wěn)定了不再發(fā)展。

4)混凝土溫度裂縫。

混凝土由于內(nèi)外溫差的作用也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫一般多見在大體積的混凝土構(gòu)件上，因此對混凝土構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)外溫差的控制就顯得尤為重要了，而且混凝土的溫度裂縫也是在施工過程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫，對于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性也有著很大的影響。而且在使用過程當(dāng)中，混凝土的溫度裂縫也對混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀況有著不容忽視的影響。產(chǎn)生溫度裂縫的原因主要也涉及到材料的合格性，另外主要關(guān)系到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理、是否做好了保溫措施降低混凝土內(nèi)外溫差、與周邊材料交界的地方是否做好了溫度收縮控制措施等等。在混凝土硬化的過程中，混凝土內(nèi)部反應(yīng)放出大量的熱，因此水化反應(yīng)造成混凝土內(nèi)部的溫度不斷上升，表面溫度則散失較快。如果對混凝土養(yǎng)護(hù)不周，很多混凝土外側(cè)的薄弱部位就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫，所以掌握溫度應(yīng)力的變化對于調(diào)整溫度裂縫的產(chǎn)生具有很大的意義。

5)其他原因產(chǎn)生的裂縫。

除了上述的裂縫成因以外，還存在一些施工因素也會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生。比如振搗混凝土的時(shí)候，插入與抽出振動(dòng)棒的速度過快，插入不當(dāng)與漏振等都會(huì)造成混凝土裂縫的形成；澆筑混凝土的時(shí)候溫度過高、風(fēng)速過快、或者澆筑的高度太高等也會(huì)造成混凝土裂縫的產(chǎn)生；此外現(xiàn)場的混凝土養(yǎng)護(hù)不足，水分太少不滿足混凝土水化反應(yīng)需要，還有拆模過早等都會(huì)造成混凝土裂縫的形成。

2 混凝土裂縫的防治措施

1)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)防治裂縫產(chǎn)生。

在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)充分考慮混凝土的性能，做好構(gòu)件設(shè)計(jì)的放與收的工作。

所謂“放”的概念就是將存在受力變形情況的構(gòu)件放在自由約束下，使得構(gòu)件有足夠的變形余地。比如磚混結(jié)構(gòu)的房屋屋蓋與圈梁之間就是這種關(guān)系，因?yàn)闇囟染€膨脹系數(shù)不同所以變形也不同，因此房屋的四角與圈梁之間并不是固結(jié)的關(guān)系，而是放置了滑動(dòng)面，使得屋蓋與圈梁之間在冬天與夏天的環(huán)境當(dāng)中都能夠有充足的空間進(jìn)行溫度變形。所謂“收”就是如果沒有足夠的變形余地，則對構(gòu)件進(jìn)行約束，采取防止裂縫產(chǎn)生的有力措施，比如在構(gòu)件兩端增加約束等等。

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)盡量避免出現(xiàn)可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的尖角或者結(jié)構(gòu)斷面。

此外，由于在建筑施工中混凝土的裂縫產(chǎn)生有絕大多數(shù)都是由于混凝土自身的收縮造成，因此為了解決混凝土收縮引起的裂縫產(chǎn)生，可以在混凝土當(dāng)中摻入適量的膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮，這種方法也是經(jīng)過實(shí)踐證明的，效果很好。

2)從材料方面嚴(yán)格控制。

為了減少混凝土裂縫，提高混凝土施工的質(zhì)量，施工人員應(yīng)當(dāng)做好原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)工作，對水泥的強(qiáng)度等級、粗細(xì)骨料的含泥量等等進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，保證混凝土原材的各項(xiàng)指標(biāo)都在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，并做好混凝土配合比的試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)中采用合理的混凝土強(qiáng)度等級。

3)從施工方面進(jìn)行控制。

首先在進(jìn)行混凝土的振搗方面應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)控制，振搗棒應(yīng)當(dāng)快插慢拔，并根據(jù)不同混凝土的坍落度來控制混凝土的振搗時(shí)間，避免混凝土振搗的過振與漏振現(xiàn)象，這對保證混凝土質(zhì)量非常關(guān)鍵，而且如果氣溫較高還提倡進(jìn)行混凝土的二次抹面與二次振搗施工，這對于排除混凝土泌水與排除混凝土內(nèi)部的氣泡與水分是非常有用的。

混凝土澆筑完畢以后一定要及時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)可以采用灑水并覆蓋土工布的方法進(jìn)行，也可以在構(gòu)件表面覆蓋塑料薄膜，采用塑料薄膜的方法經(jīng)過論證是非?？尚械模覝p少了后期的灑水工作量。還可以采用的手段包括降低混凝土攪拌水的溫度或者加入冰塊等，現(xiàn)場澆筑也可以降低模板內(nèi)部的溫度，這樣也能夠一定程度防止裂縫的產(chǎn)生。

在新澆筑混凝土上面堆放材料不當(dāng)也是引起混凝土產(chǎn)生裂縫不可忽視的原因。因早期混凝土強(qiáng)度較低，在吊運(yùn)鋼筋、鋼管等重型材料時(shí)，一定要嚴(yán)格控制吊運(yùn)的數(shù)量，并且輕輕地放在開間較小的房間，防止沖擊荷載對混凝土產(chǎn)生較大的沖擊力，使混凝土產(chǎn)生貫通性裂縫；隨著時(shí)間的延長，鋼筋發(fā)生銹蝕，降低建筑物的使用壽命。

4)控制混凝土反應(yīng)環(huán)境。

混凝土收縮裂縫的控制需要對周邊環(huán)境進(jìn)行控制，就是環(huán)境的溫度與濕度，保證混凝土構(gòu)件有一個(gè)相對穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境。此外可以在混凝土的外加劑中加入適量的粉煤灰，粉煤灰在后期的強(qiáng)度可以抵御混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的張力，降低水泥的用量的溫度增長，另外在配合比中應(yīng)當(dāng)控制好骨料的含泥量并減少粉砂的使用等等。

3 混凝土構(gòu)件裂縫的控制措施

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件比較重要的是承重的梁與柱，容易產(chǎn)生裂縫的是梁與板?；炷亮喝菀桩a(chǎn)生裂縫的部位有梁受拉區(qū)、梁支座附近的受力裂縫，這些裂縫可以采用表面處理法、灌漿嵌縫法等進(jìn)行簡單的處理。如果梁的裂縫影響了梁體的承載能力，則應(yīng)當(dāng)對控制措施進(jìn)行比對，選擇性價(jià)比較高的手段，比如粘結(jié)加固法、梁截面加大法等方法控制裂縫的產(chǎn)生。

對于混凝土板，主要出現(xiàn)的裂縫問題有龜裂、縱橫向裂縫問題?？刂频拇胧┲饕菍炷恋脑牧线M(jìn)行控制，提高混凝土運(yùn)輸與拌制的質(zhì)量、加強(qiáng)混凝土施工的過程控制并對混凝土進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)與成品保護(hù)等。因?yàn)榛炷亮芽p產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，因此必須多方面采取措施，正確對待裂縫，及時(shí)進(jìn)行控制與處理。

4 結(jié)語

在建筑施工中出現(xiàn)裂縫是一種非常普遍的現(xiàn)象，不同種類的裂縫出現(xiàn)的原因不同，防治的手段也不同，但是不可否認(rèn)，裂縫是施工中必須重視的問題，因此應(yīng)當(dāng)從原材料控制方面開始，結(jié)合施工過程、養(yǎng)護(hù)等等進(jìn)行控制，并優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，只有多方面多環(huán)節(jié)進(jìn)行裂縫控制，才能夠達(dá)到預(yù)期減少裂縫的效果，提高施工建筑的質(zhì)量。

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Study on concrete cracking causes and prevention in building construction

Li Zhaoqiang

(ZhongzeConstructionIndustryGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Starting from aspects of shrinkage cracks, plastic cracks, subsidence cracks and temperature cracks, the paper introduces concrete crack kinds in building construction, analyzes cracking causes, and puts forward concrete cracks preventing measures, so as to guarantee building structure safety.

concrete cracks, raw material, building design, preventive measures

1009-6825(2017)11-0121-02

2017-02-06

李兆強(qiáng)(1977- )，男，工程師

TU755

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