建筑施工中混凝土裂缝产生的原因和控制措施

【摘 要 】混凝土构件经常会在建筑工程施工过程中出现裂缝现象,以至于对混凝土的耐久性、整体性和防渗能力带来严重影响.出现混凝土裂缝的原因有很多,本文主要针对混凝土的裂缝种类及产生原因进行细致分析和总结,并提出一些防止裂缝产生的可行性方案.

【关 键 词 】建筑施工；混凝土；裂缝；原因；种类；控制措施

引言：目前混凝土结构已经在土木建筑工程中占主导地位,但是由于混凝土结构的多种因素作用,不可避免地造成了裂缝问题,而降低混凝土的防水性、耐久性及结构物承载能力的主要原因就是裂缝.针对混凝土的裂缝,建筑施工研究出了自动低压灌浆的修复方法,此技术是在混凝土裂缝灌浆领域囊括材料、机具、施工为一体的综合技术.因混凝土裂缝无处不在,而建筑物正是因裂缝开始破坏的,并且由于国际发展趋势指明建筑物改造、维修业已是当今社会热门话题,所以对裂缝的控制和处理显得尤为重要.

一、混凝土裂缝的种类及其产生原因

1.温度问题引起的裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中,混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,（当水泥用量在350～550kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）.由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）.当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期.

温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密.裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄.高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显,此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等.

2.收缩引起的裂缝

收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分,我们知道,混凝土是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工材料.在施工过程中,为了保证其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4-5倍的水,多出的这些水分以游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸发,从而在混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩.根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0.04%-0.06%,可见,收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高；骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则期收缩值越大,也越易产生收缩裂缝.根据收缩裂缝的形成机理与形成时间,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩（化学减缩）裂缝和碳化收缩裂缝.

3.沉陷引起的裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致,或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝.此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,裂缝呈梭形,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30～45度角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位.裂缝宽度往往与沉降量成正比关系,裂缝宽度宽度0.3～0.4mm,受温度变化的影响较小,地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定.

二、建筑施工中混凝土裂缝的控制措施

1.温度裂缝的预防和控制

为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手,控制温度的措施如下：

（1）采用改善骨料级配,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量.

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度.（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热.（4）规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度. （5）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施.

改善约束条件的措施如下：

（1）合理地分缝分块.

（2）合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露,此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要.应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主,正确的使用减水、防裂外加剂也是减少开裂的有效措施.

（3）为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确作用外加剂也是减少开裂的措施之一.

2.收缩裂缝的预防和控制

（1）配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂度.（2）配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒.（3）在气温高,温度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润,大面积混凝土宜浇完一段,养护一段.在炎热季节, 要加强表面的抹压和养护工作. （4）混凝土的养护可以使用养护剂,或者覆盖塑料布、湿草袋等方法.当表面出现微细裂缝的时候,要及时得进行抹压,然后覆盖养护.

3. 预防和控制沉陷裂缝的

（1）在基础设计时,保证持力层的地基和承载力均匀受力,设置沉降缝在不同的层高部位和新老建筑物的链接处.

（2）施工中,模板需具有足够的刚度和强度,并且支撑牢靠.此外,要留意施工的顺序,如先主体后裙房,先高层后底层.

三、总结

综上所述,只要在混凝土的结构设计上,选择材料上,进行合理的配合比优化,进行运输、拌制、浇筑、养护保温等工作时以防为主,控制施工过程中的各环节,采取了有效地技术措施,在施工的时候多比较、观察,及时分析、总结问题,采取多种预防处理措施,相信是可以控制混凝土的裂缝现象的.