顧金星

南京南大工程檢測有限公司 江蘇 南京 210008

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，各種建筑在數(shù)量上逐年增多，但由于缺乏必要的養(yǎng)護和管理，許多已建成并投入使用多年的房屋建筑都不同程度出現(xiàn)了不同形式的破損破壞現(xiàn)象。預(yù)防和控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展，確?，F(xiàn)有建筑和設(shè)施的正常使用，維護人民群眾的居住安全和正常生活條件，延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，是一項長期而復(fù)雜的重要任務(wù)。

1 探究混凝土開裂的成因

在混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫是一種最為普遍的損傷缺陷，其出現(xiàn)頻率之高令人驚嘆。隨著混凝土新技術(shù)和施工工藝的不斷更新，一些混凝土出現(xiàn)了不同程度的裂縫問題。這些裂縫的存在不僅會對建筑物的外觀造成影響，還會對建筑物的使用功能產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而顯著降低結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，甚至可能導(dǎo)致鋼筋腐蝕，縮短建筑物的使用壽命，降低其耐久性，最終對人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，必須重視對建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的研究和防治。對于混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，進(jìn)行全面的檢測、鑒定和綜合分析，以找出裂縫的成因，并有針對性地提出裂縫處理方案和排除潛在隱患，至關(guān)重要。

1.1 溫度裂縫

當(dāng)混凝土受到內(nèi)外溫度變化的影響時，其表面可能會出現(xiàn)裂縫，這是一個需要特別注意的問題。混凝土結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，由于外界環(huán)境與混凝土之間存在著溫差以及時間作用，當(dāng)溫度應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值的時候，不可避免的使混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生裂縫。無論選用何種材料，其品質(zhì)都會受到溫度變化、交替收縮和膨脹等多種因素的影響，從而在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生細(xì)微的變化。一旦混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與外部溫差較大，就有可能導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)開裂現(xiàn)象時，輕者影響外觀質(zhì)量，重者會導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋銹蝕，其所帶來的影響將是極其嚴(yán)重的。然而，在一天的不同時間段內(nèi)，混凝土的溫度差異也在不斷變化，當(dāng)溫差明顯時，混凝土的變形會受到較大限制，并逐漸被拉伸，從而引發(fā)裂縫問題。

1.2 干燥收縮

當(dāng)混凝土在干燥環(huán)境硬化過程中，其體積的變化會受到干縮的影響，這種干縮現(xiàn)象非常復(fù)雜也是導(dǎo)致干縮裂縫形成的根源?；炷林杏捎谒嗨a(chǎn)生的收縮應(yīng)力和水灰比、粉煤灰摻量、骨料種類等因素都對干縮有著重要的影響?；炷帘砻娴母煽s裂縫呈現(xiàn)出錯綜復(fù)雜的走向，缺乏規(guī)律性，通常在露天養(yǎng)護一段時間后，側(cè)面或表層會出現(xiàn)。

1.3 塑性收縮

在混凝土澆筑的早期階段，一般在終凝之前的塑性階段，結(jié)構(gòu)表面會出現(xiàn)形態(tài)不規(guī)則、長度不一的塑性裂縫。由于早期水分蒸發(fā)劇烈而引起收縮應(yīng)力集中，當(dāng)環(huán)境溫度升高后，產(chǎn)生了拉應(yīng)力而開裂。裂縫的可塑性表現(xiàn)為裂縫出現(xiàn)后，可以通過二次壓實等措施進(jìn)行閉合，這是一個特殊的分類。

1.4 荷載裂縫

當(dāng)荷載施加于構(gòu)件時，不同性質(zhì)的荷載會導(dǎo)致裂縫呈現(xiàn)出多樣的形態(tài)，通常情況下，主拉應(yīng)力的方向與裂縫方向呈正交關(guān)系。因此，在實際的工程中，我們盡量要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到的內(nèi)力為正壓力或在主拉應(yīng)力方向配置足夠的鋼筋，否則就容易發(fā)生裂縫問題，而這也正是導(dǎo)致建筑工程質(zhì)量降低的主要原因之一。在實際的建造過程中，也存在多種因素會對結(jié)構(gòu)在受荷后出現(xiàn)的裂縫產(chǎn)生影響，這些裂縫通常會在建造和使用過程中出現(xiàn)。如果沒有采取合理有效的控制措施，則會導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴展，使建筑質(zhì)量受到重大影響。當(dāng)構(gòu)件在堆放、運輸、吊裝時的吊點和墊塊位置不當(dāng)，或者施工已經(jīng)嚴(yán)重超載，張拉預(yù)應(yīng)力值過大時，若脫模方法不當(dāng)或過早脫模，荷載裂縫也有可能出現(xiàn)。

1.5 不均勻沉降

當(dāng)建筑物的地基基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻的沉降時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件會遭受強制變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，從而引發(fā)混凝土構(gòu)件的開裂現(xiàn)象。這種裂縫一般稱為剪切裂縫或彎剪裂縫，以八字形裂縫居多。隨著沉降不均度的不斷加劇，裂縫的規(guī)模和寬度也將進(jìn)一步擴大。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮到這種不利影響。地基變形的情況決定了這類裂縫的尺寸、形態(tài)和走向。因此，在分析研究建筑上部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫問題時要充分考慮到這些因素，并采取相應(yīng)措施加以控制。此外，由于涉及到設(shè)計、材料、施工和使用等多個方面的因素，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，其影響范圍廣泛，內(nèi)容繁多。

1.6 原材料的影響

選用不同強度等級的混凝土，如砂、石、水泥、外加劑和摻合料等都會對結(jié)構(gòu)裂縫的形成和擴展產(chǎn)生顯著影響，尤其是水泥強度等級和細(xì)度對混凝土開裂的影響尤為重要，因為水泥強度等級越高的混凝土設(shè)計，其脆性和收縮性也越高，更容易出現(xiàn)開裂問題。因此在實際施工過程中一定要注意控制好原材料質(zhì)量，保證混凝土強度達(dá)到規(guī)范要求。粗骨料中含有較多的泥塊或砂粒，使得混凝土強度下降而導(dǎo)致出現(xiàn)早期裂縫。混凝土收縮的不斷增加，粗細(xì)集料的級配與含泥量過大的粗細(xì)集料的質(zhì)量息息相關(guān)，若不符合相關(guān)規(guī)定，很容易導(dǎo)致混凝土收縮問題的出現(xiàn)，從而引發(fā)裂縫。所以說控制好粗集料的質(zhì)量是一個重要環(huán)節(jié)，而控制好粗集料中的水分含量和含泥量則可以有效地降低混凝土的收縮。對于混凝土的摻合料和外加劑而言，若摻量和選擇不當(dāng)，則可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)一定程度的收縮問題。對于粗粒狀材料來說，其抗拉性能要比細(xì)粒料強一些，而對水泥石來講則不然，這就導(dǎo)致了粗顆粒水泥石的抗裂性不如后者好。不同種類的水泥在收縮程度上存在顯著差異，礦渣硅酸鹽水泥相較于普通硅酸鹽水泥表現(xiàn)出更為明顯的收縮趨勢[1]。

1.7 施工的影響

混凝土作為一種人造混合材料，其品質(zhì)的重要指標(biāo)在于其成型后的均勻性和致密性。在施工過程中由于各種原因，混凝土?xí)霈F(xiàn)不同程度的裂縫。因此，混凝土在運輸、攪拌、振搗、澆灌等多個工序環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)的任何缺陷和疏漏，均可能是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的直接或間接原因。由于混凝土澆筑時受到環(huán)境氣溫、濕度以及水泥水化熱溫升等因素影響，容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)各種不同形式的裂縫。混凝土的開裂還可能源于模板構(gòu)造的缺陷，如漏漿、漏水、支撐剛度不足、支撐地坪下沉以及過早拆模等因素。另外，澆筑時溫度過高也會使混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)過快而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。在實際的施工過程中，若鋼筋表面受到污染或者混凝土保護層過小或過大，都可能會導(dǎo)致開裂的情況?；炷恋酿B(yǎng)護質(zhì)量，特別是在早期階段，將直接影響到裂縫的開展程度，因為早期的內(nèi)外溫差過大或表面干燥過快等因素都可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.8 設(shè)計的影響

混凝土構(gòu)件的開裂與設(shè)計因素也有一定關(guān)系，其中最常見的是構(gòu)件截面的突然變化，開口或裂縫引起的應(yīng)力集中，以及不當(dāng)?shù)脑O(shè)計處理。在構(gòu)件設(shè)計中，若鋼筋配置過少或過粗，將會導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)裂縫；而若預(yù)應(yīng)力施加不當(dāng)，則會引發(fā)構(gòu)件出現(xiàn)局部裂縫；由于采用的混凝土強度等級過高，導(dǎo)致水泥用量過多，從而對收縮產(chǎn)生了不利的影響；在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形，這一因素被忽略了，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)分段過長進(jìn)而產(chǎn)生裂縫；混凝土開裂的原因多種多樣，其中也包括但不限于結(jié)構(gòu)縫的不當(dāng)設(shè)置等。

2 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防措施

根據(jù)對混凝土結(jié)構(gòu)各類裂縫成因的深入分析，我們可以得出結(jié)論：在控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫方面，需要從混凝土原材料的選擇、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及施工過程等三個方面采取相應(yīng)的措施。

2.1 加強監(jiān)管力度

有些材料供應(yīng)商所生產(chǎn)的原材料未能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如水泥品牌與實際情況不符、鋼筋的抗拉強度不足、直徑未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。這些都是施工企業(yè)在選擇原材料時出現(xiàn)了偏差而造成的，因此，要想提高建筑施工中的工程質(zhì)量就必須保證原材料的合格率。為了降低成本，一些施工單位常常會采購成本較低的原材料，這種做法可能導(dǎo)致原材料的整體性能不盡如人意。另外，由于某些施工單位對于建筑材料驗收沒有嚴(yán)格把關(guān)，一些質(zhì)檢人員在檢驗合格后，沒有對同等級、同批次的原材料進(jìn)行復(fù)檢，導(dǎo)致一些不合格的材料出現(xiàn)在施工現(xiàn)場，最終影響了國家建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)。這些都是由于沒有做好建筑工程原材料驗收工作所造成的。因此，在建筑的施工階段，必須對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的把控，提升質(zhì)檢人員的素質(zhì)和能力，同時按照相關(guān)流程對施工標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以最終實現(xiàn)提高建筑質(zhì)量的目標(biāo)。

2.2 對建筑物施工過程進(jìn)行把控

為了確?；炷翝仓馁|(zhì)量和效率，建筑施工人員需要具備高超的職業(yè)技能，以應(yīng)對澆筑過程中的復(fù)雜性和不確定因素，包括明確澆筑方法、順序、注意事項以及施工安全管理等。對于大型建筑物來說，為了保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以采用整體澆筑法，但同時必須要做好基礎(chǔ)施工工作[2]。另外，考慮到鋼筋的長度和跨度較大，可能會導(dǎo)致較大的位移，因此必須嚴(yán)格控制鋼筋的位置在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，這一點至關(guān)重要。對于不同種類的混凝土來說，其養(yǎng)護方式和要求都不一樣。在考慮混凝土材料和周邊環(huán)境溫度等因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)確定適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護時間，并在澆筑完成后立即進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋睾捅裉幚恚瑫r定期進(jìn)行監(jiān)測，以避免出現(xiàn)裂縫。

2.3 合理設(shè)置伸縮縫

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，可以將不規(guī)則結(jié)構(gòu)劃分為多個獨立規(guī)則的變形單元，并在這些單元之間設(shè)置沉降縫、伸縮縫等措施，以解決基礎(chǔ)沉降不均勻和由于環(huán)境溫度變化和自身收縮所導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力問題。有時候，伸縮縫或沉降縫的設(shè)置可能會犧牲建筑的使用功能，因此若建筑的使用功能必須緊密相連，則無法設(shè)置伸縮縫。

2.4 對建筑物設(shè)置后澆帶

為了適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)沉降和混凝土收縮所帶來的混凝土結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形縫無法設(shè)置時，我們在基礎(chǔ)底板、梁墻等位置預(yù)先設(shè)置施工縫，并在規(guī)定的時間后進(jìn)行澆筑，從而將建筑結(jié)構(gòu)連接為一個整體，這就是后澆帶的應(yīng)用范圍。這種方法能夠有效減少建筑物因不均勻沉降和混凝土自身收縮變形導(dǎo)致的開裂現(xiàn)象。為確?；炷燎昂鬂仓g不會出現(xiàn)開裂，后澆帶的混凝土結(jié)構(gòu)強度應(yīng)高于原混凝土的強度等級，并且在溫度較低的情況下進(jìn)行澆筑。對于地下室外墻與主體結(jié)構(gòu)連接處采用后澆帶的方式來銜接墻體和主體結(jié)構(gòu)可以說是一種較為先進(jìn)有效的做法。因為后澆帶需要進(jìn)行二次澆筑，所以其支撐部件的保留時間會被推遲一些，這將對整個建筑結(jié)構(gòu)的施工通道和作業(yè)空間產(chǎn)生一定的影響，同時也會導(dǎo)致總工期的推遲。

2.5 對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置膨脹混凝土加強帶

在混凝土加強帶內(nèi)部添加膨脹劑，使其與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)混凝土的膨脹，其強度高于澆筑混凝土一個等級，位于建筑結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的位置，一般在建筑結(jié)構(gòu)長度方向的中央位置。在工程實踐中得出的結(jié)論是，采用膨脹混凝土加強帶可以實現(xiàn)不間斷施工，而對于超長混凝土結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)崿F(xiàn)不留縫隙不開裂的效果，從而消除了分縫處理所帶來的麻煩，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，同時也提高了效益。因此，對膨脹混凝土加強帶在建筑施工中應(yīng)用技術(shù)展開研究具有重要意義。相較于后澆帶，膨脹加強帶在控制結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形方面表現(xiàn)欠佳。由于膨脹加強帶內(nèi)的材料和構(gòu)造措施不同，對溫度變化的影響也有所不同，因此不能簡單地將它等同于普通后澆帶來對待。此外，建筑沉降差異的控制需要采用后澆帶，而膨脹加強帶并不能完全替代[3]。

2.6 合理設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，增加混凝土結(jié)構(gòu)抗裂構(gòu)造

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮平面設(shè)計的規(guī)則性，以減少樓面之間的結(jié)構(gòu)突變風(fēng)險；對于不規(guī)則構(gòu)件，可采用加強框架梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的措施來減少產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險。在存在開口或凹口等會削弱結(jié)構(gòu)強度的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加鋼筋的配備；在那些需要承受較大載荷、容易發(fā)生較大變形的區(qū)域，引入加強筋以提高其抗拉強度，從而有效減少裂縫的產(chǎn)生；在受力情況復(fù)雜的地方，采用較高剛度和強度的鋼筋，以增強其承載能力。在相同的配筋量條件下，較小直徑的配筋比較大直徑的配筋更具有預(yù)防混凝土開裂的效果。對裂縫出現(xiàn)較多或?qū)挾容^大的地方，可采取加強措施以避免開裂。對于那些容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的區(qū)域，必須實施加固措施，以避免出現(xiàn)裂縫的情況。

2.7 運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

預(yù)應(yīng)力是一種用于優(yōu)化結(jié)構(gòu)載荷分布的技術(shù)，它通過施加預(yù)先的壓應(yīng)力來抵消結(jié)構(gòu)變形所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而降低結(jié)構(gòu)開裂的風(fēng)險。在實際工程應(yīng)用時，可以通過將預(yù)應(yīng)力和其他方法相結(jié)合使用，以達(dá)到更好的效果。無需使用粘接預(yù)應(yīng)力技術(shù)，可以更有效的預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，具有重要的應(yīng)用價值。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，通過施加預(yù)應(yīng)力對鋼筋進(jìn)行拉伸，以消除環(huán)境溫度變化所導(dǎo)致的混凝土收縮引起的拉應(yīng)力，從而預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)的開裂是由多種因素造成的，但人為因素造成的開裂是可以避免的，有些是由于混凝土材料的基本特性或周圍環(huán)境的溫度變化造成的，而有些則是難以預(yù)防的。因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計人員而言，如何防止混凝土出現(xiàn)開裂已經(jīng)成為了一項重要而緊迫的任務(wù)。在控制混凝土結(jié)構(gòu)開裂的過程中，選擇一種既經(jīng)濟實用又能夠有效解決開裂問題的方法至關(guān)重要。因此，我們需要注重理論與實踐的有機結(jié)合，總結(jié)經(jīng)驗，長期探索，不斷完善裂縫控制的理論和技術(shù)，從而設(shè)計和建造更多高質(zhì)量的建筑。