施工混凝土裂缝分析

刘乃林　张亮

Analysis of concrete cracks in subway construction

liu Nai linZhang liang（Soochow FALAB Judicial Authenticators，jiangsu Suzhou 215000）

摘 要：由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成立土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。裂缝的存在和发展经常会使结构内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性以及抗渗能力，进而影响建筑物的外观、使用寿命，最为严重的将威胁到人民生命和财产的安全。针对工程建设中混凝土裂缝的问题，必须采取有效的技术措施加以防范和控制，以确保工程质量。本文对混凝土裂缝的形成进行了浅要的分析，并提出了预防以及处理方法。

关键词：混凝土裂缝;形成;处理;预防

Abstract：Due to a series of problems such as concrete construction， its own deformation and constraints， concrete cracks have established the most common engineering diseases in civil engineering， water Conservancy， bridges， and tunnels. The existence and development of cracks often cause corrosion of reinforced materials inside the structure， reducing the bearing capacity， durability， and impermeability of reinforced concrete materials， which in turn affects the appearance and service life of buildings. The most serious will threaten peoples lives and property. Safety. To solve the problem of concrete cracks in engineering construction， effective technical measures must be taken to prevent and control them so as to ensure the quality of the project. In this paper， the formation of concrete cracks is analyzed briefly， and prevention and treatment methods are put forward.

Key words：Concrete Cracks;Formation;Treatment;Prevention

1 混凝土的特性

混凝土作為一种复合材料，其本身具备胶凝性和易收缩性的特点。所以，一旦受到外界力的作用或者是内部变形，使得拉应力超过混凝土本身所能够承受的极限强度，就会为混凝土裂缝的产生创造条件。混凝土在凝固的过程中强度在不断增大，施工阶段作为混凝土的发展过渡阶段，是从低强度逐渐朝着设计强度方向发展的过程，但是需注意极限的拉应力是一直在变化的，如果拉力超出极限值，就会导致裂缝的出现[1]。在施工环节，混凝土很容易受到外界环境影响，并且随着结构与场合的差异，同样的配合比，却会对裂缝的形态与分布带来不同的影响。

2 地铁工程混凝土裂缝出现的原因

在开展地铁工程混凝土施工时，导致混凝土结构出现裂缝的原因很多。从总体方面来看，混凝土裂缝的产生主要包含结构性裂缝和非结构性裂缝两个类型。

2.1 结构性裂缝

地铁工程施工中混凝土结构产生裂缝原因受到很多方面因素影响，无论是在施工环节，还是在后续的使用环节中都可能会出现裂缝。在施工过程中，因为结构配筋量不足，在后续使用中因为超过设计荷载、地基沉降不均以及地震等等原因，都可能导致裂缝的出现，并且裂缝产生只是一瞬间的事。结构裂缝的产生是致命的，往往后期没有补救措施可以消除，唯有破除重建。

2.2 非结构性裂缝

2.2.1 安定性裂缝

水泥的安定性是指水泥浆体在硬化后体积变化的稳定性[3]，安定性裂缝主要指的是龟裂，一般是因为水泥不合格的安定性所造成的。而水泥不合格的原因很多，如对水泥原材料质量控制不足，一味地降低购买成本;在使用水泥材料之前，没有做好配合比试验，使得水泥用量无法满足正常的施工要求，最终破坏混凝土结构的整体性能。

2.2.2 碱集料反应裂缝

碱集料反应是指混凝土中的碱与集料中的的活性组分发生化学反应，当碱集料反应时，集料将产生膨胀，但包裹它的硬化水泥并不产生膨胀，因此，集料的膨胀将在水泥石中产生拉应力，当这种拉应力超过水泥石的承受能力时，则产生开裂，这种裂缝就是碱集料反应裂缝。

2.2.3 收缩裂缝

混凝土收缩裂缝是地铁工程最常见的一种裂缝，收缩性裂缝主要包含塑性收缩、化学收缩以及干燥收缩三种类型。塑性收缩主要存在于混凝土凝固环节，尤其是刚开始凝固时，水化反应过于强烈就会导致混凝土出现失水现象，大幅度降低其可塑性。在凝固过程中，混凝土体积会出现一定的变化，会有不均匀的拉力出现，最终引起裂缝的出现。在混凝土完全凝固后，产生的裂缝是干燥收缩，出现干燥收缩裂缝的原因有很多，如过早拆模，会让混凝土表面出现大量失水的现象，导致表层体积缩小，但是混凝土内部水分蒸发要比表面蒸发的速度慢，其相应的体积不会出现较大的变化，由于内外收缩比例的差异性引起表面的拉力超出混凝土所能承受的极限拉力，就会有裂缝出现[2]。化学收缩一般是在硬化过程中出现，主要是因为水泥的水化作用，导致体积减小，最终产生裂缝。

2.2.4 温度裂缝

混凝土内外温差的存在是地铁工程混凝土产生裂缝的主要因素。混凝土表面水化作用所产生的温度会在很短地时间内散失，但是内部产生出的温度却不会过快流失。这样的情况就会加剧混凝土体积的增大趋势，一般来说，混凝土温差裂缝出现的原因：第一，在浇筑混凝土的前期，混凝土会出现强烈的水化热，其内外温差过大，很容易引起混凝土的开裂现象，一般在混凝土浇筑完毕三天之后才会出现。第二，在拆卸混凝土模板后，表面温度损失过快，加大内部与外部的温度差，这样也会导致裂缝的存在。第三，当混凝土内部温度达到一定程度后，在下降到最低点时，这时的温度与最高温度会有明显的差异，这样也容易引起混凝土裂缝的出现。

3 地铁结构裂缝产生的危害

因为混凝土本身属于脆性且非匀质合成材料，其抗拉强度只有抗压强度的四分之一，所以，在施工过程中很难控制好裂缝的产生，但是要对存在危害性的裂缝加以防范，这种存在危害性的裂缝会大大降低区间与地铁车站的抗渗能力，影响整个工程的正常使用。同時，还会加大钢筋的锈蚀，促使混凝土出现碳化，破坏构筑物的耐久性，所以，裂缝必须严格控制在允许的范围之内。国外工程技术人员认为，将钢筋混凝土结构最大裂缝宽度加以规定主要是防止钢筋出现锈蚀，在不同规范中，对裂缝宽度的实际规定也会有所差异，但基本原则方面是一致的。无论是实际的规定是否存在差异，其基本原则的一致性都是为了防治地铁结构裂缝产生对地铁建筑造成危害，影响施工及后续的使用[4]。所以，在设计、施工以及后续的使用环节，都应该正确地认识到地铁结构裂缝的危害性，做好相应的防范，才能够将裂缝限制在允许的范围之内。

4 地铁施工混凝上裂缝的预防措施

由于地铁施工中，外界环境无法达到完全稳定的状态，再加上混凝土本身的物理性质，使得混凝土裂缝很难避免，在施工环节，需要做好混凝土强度与性能的合理控制，才能够尽量减少混凝土裂缝的产生，具体做法如下：第一，使用具备科学配比以及质量可靠的混凝土材料。水泥采用安定性好、泌水性小、水化热低、具有一定抗侵蚀性而且质量比较稳定的硅酸盐水泥。水将采用自来水。砂石料符合现行的《普通混凝土用砂质量标准及验收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及验收方法》规定外，石子粒径最大不超过40mm，吸水率不大于1.5% [5]。第二，为了避免碱集料反应，首先避免使用活性集料，其次就是限制混凝土的碱含量。第三，在浇筑成型过程中，需要控制好混凝土的入模温度，确保混凝土的内部与表面温差能够控制在25℃之内。如，在夏季气温较高时浇筑混凝土可以采取掺入冰屑、遮阳等措施防止混凝土内外温差过高。第四，对混凝土浇筑的速度需严格控制，尽量减少施工分段的长度，这样也可以满足混凝土裂缝的控制。如底板面积较大，需要采取分块分层法浇筑，以减少收缩和温度应力，控制裂缝。第五，加强混凝土施工环节的监督管理力度，确保施工人员能够按照科学的施工方法来完成混凝土的有关施工工序，以避免因为人为的因素造成混凝土裂缝的出现。第六，采用切实可行的施工工艺。地铁工程在混凝土浇筑时，选择泵送的方式。所以，在浇筑混凝土之前，要做好材料的化验，如果材料不合格，严禁使用。在浇筑环节，要保持匀速的投料，同时，采取分层振捣的方式，再配合满足规定的拆模时间，就能控制好混凝土的浇筑施工。其分段浇筑的长度最好能控制在15m最佳。此外，跳槽分段施工，不采用后浇带等都是合理安排施工工序的有效措施。第七，适当地添加减水剂或者是缓凝型减水剂。将减水剂掺加到混凝土之中，可以满足混凝土的工作性质，可以降低10%左右的拌合水使用量。如果掺加缓凝型减水剂，在上述效果之外，还可以将初凝时间推迟一个小时以上，浇筑速度的减缓，就能够保持充分地散热性，合理地规避裂缝。第八，早期混凝土的养护。混凝土浇筑完后，及时养护，每天不少于2次，持续2周，并注意成品保护。一般来说，混凝土养护包含介质温度、湿度以及养护延续时间三个方面的要素。另外，等待混凝土达到一定的强度要求之后，需要尽快做好回填土处理，因为土是混凝土最佳的养护材料之一。目前，这是对混凝土保湿保温养护的最佳手段，对裂缝的预防控制非常有效果。

5 地铁施工中混凝上裂缝的修补和控制方法

在地铁工程的施工中，既然我们无法避免混凝土裂缝的产生，那么，我们就可以采取有效的措施，来补救混凝土裂缝，确保将混凝土裂缝有害程度最大限度的控制，降低裂缝带来的危害。一般来说，有以下几种混凝土控制与修补的措施：第一，涂抹法，即将材料涂抹在混凝土的表面，这样的修补混凝土裂缝的方式一般是在出现浅细或者是在混凝土浅层层面上的裂缝修补中使用。这样的裂缝，无法正常地灌入浆材，并且深度也没有达到钢筋表面的发丝裂缝，不会形成漏水等情况的出现，属于不伸缩、不活动的裂缝，因此涂抹法很实用。第二，表面补贴法，主要是针对混凝土出现大面积的裂缝，或者是因为混凝土已经出现了漏水现象，但是却无法找准漏水具体位置的裂缝控制方法。使用表面补贴法，就能对如此的裂缝进行有效地控制。第三，填充法，主要用于灌浆等方式已经无法达到对裂缝理想修补的情况中。另外如果裂缝产生的规模较小，也可以采用填充法来对裂缝进行处理。第四，结构补强法，因为荷载作用所引起的裂缝，但是却长时间无法处理裂缝，导致混凝土的耐久性受到严重的影响。针对这一类型裂缝，就可以利用结构补强法，具体又分为锚固补强、断面补强以及预应力法等方式。

6 结语

在地铁工程施工中，混凝土产生裂缝的原因有很多，但是只要能够合理地规范，严格地控制施工工序，再配合上严格的保护措施，就能够确保混凝土施工工艺的合理性与科学性，通过混凝土裂缝产生原因的“认真”避免，就可以在一定程度上控制裂缝，并且还可以延续到对后续施工中混凝土裂缝的防范。所以，在今后的地铁工程的施工环节，懂得合理地控制混凝土裂缝，再出现裂缝时能够及时地处理，将裂缝产生的危害控制在可控的范围内，就能满足地铁工程施工对安全、质量的要求。

参考文献：

[1]王升涛，张洪海.浅谈大体积混凝土裂缝的防治[J].科技资讯，2006（09）.

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[3]张承志主编.建筑混凝土[M].北京：化学工业出版社，2001.

[4]王顶堂.大体积混凝土裂缝控制技术应用研究[J].安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2008.

[5]陈斌.混凝土配合比优化及结构早期裂缝防治研究[D].杭州：浙江大学，2005.