土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术分析

彭美坤 中铁隧道局集团有限公司

1 引言

土木工程在发展过程中，混凝土已经成为应用最为广泛的材料，利用混凝土材料构建起的土木建筑结构，既能增强建筑的稳定性和安全性，还能满足人们的生活和工作需求。但是在建筑中应用混凝土材料时，应注意到混凝土结构出现的裂缝问题，一般是受到外界环境温度、混凝土自缩以及水泥水化热等因素的引起的，针对上述因素实施裂缝控制措施，可以有效降低发生安全事故的概率。

2 混凝土结构简介及特点

在制作混凝土材料时，需要根据建筑工程建设要求，按照一定的比例将水泥、石料以及水等进行混合，经过充分的搅拌后，混凝土材料运至施工现场进行浇筑，在浇筑时应进行充分的振捣，最终形成密实的混凝土结构。不同的土木工程建筑需要混凝土构筑不同的结构，通常情况下按照结构以及原料，可以将混凝土分为以下几种：一，素混凝土结构；二，型钢混凝土结构；三，钢筋混凝土结构；四，预应力混凝土结构；五，钢管混凝土结构。

基于不同类型的混凝土结构，混凝土的主要特点如下：一，混凝土材料可在运输状态进行搅拌，有效节省制作的时间，提高混凝土施工的效率；二，混凝土具备较强的耐腐蚀能力，使用寿命较长；三，混凝土材料可以根据建筑结构的变化，制作成需要的形状；四，组成混凝土的主要材料较为常见，制作混凝土成本较低；五，混凝土具备较强的兼容能力，与其它材料配合使用，可以进一步增强建筑结构的强度，使建筑结构更加稳定。

3 引起混凝土裂缝的常见原因

3.1 外界环境温度变化引起

在混凝土施工过程中，极易受到自然环境温度的影响。许多土木建筑都是在户外进行施工，若户外的温度满足混凝土施工要求，可以避免混凝土受到较大温差的作用，导致混凝土结构出现裂缝。但是在实际施工过程中，施工企业无法掌控户外的温度，在完成混凝土浇筑施工后，混凝土自身会产生大量的热量，此时混凝土内部和外部存在较大的温差，混凝土受到温度应力作用后，导致混凝土出现裂缝。

3.2 混凝土自缩因素引起

混凝土自身存在自缩的现象，引发混凝土自缩的原因主要为三个方面：首先，水泥引起的自缩。在混凝土材料中水泥是重要的组成部分，水泥在与水反应后使混凝土不断的硬化，但是在硬化过程中，混凝土中的水分不断流失，据统计流失占比超过80%，混凝土失去大量的水，进而出现自缩现象；其次，使用外加剂引发的自缩。在混凝土施工时，施工企业会根据实际情况向混凝土内添加减水剂，投入减水剂可以快速提高混凝土的强度，但是会引发混凝土出现自缩现象；第三，矿物质引发的自缩。在混凝土中会添加一定比例的矿物质，如煤灰等，矿物质会引发混凝土出现自缩现象。

3.3 水泥的水化热因素引起

在混凝土中按照强度要求，会添加一定比例的水泥，水泥在与水反应后，会释放出大量的热量。由于热量聚积在混凝土内部，未能及时的排出，混凝土内部温度会高于外部温度，在温差的作用下产生温度应力，应力超过混凝土的抵抗界限，会使混凝土出现裂缝。

3.4 超高混凝土抗拉极限

混凝土作为建筑结构的主要材料，自身具备较高的抗压能力，但是抗拉能力较低。在混凝土施工过程中，若建筑结构受到拉应力，并且拉应力超过混凝土的抗拉极限，致使混凝土出现裂缝。混凝土受到抗拉应力的作用，一般是由于建筑自身出现沉降，或者受到外部过大的压力作用，以及混凝土配合比例不合理等，都会使混凝土受到拉应力，从而使结构出现裂缝。

4 混凝土裂缝的危害

4.1 影响结构的承载力和使用安全性

在楼板等受弯结构处，应将混凝土结构产生的裂缝控制在合理的范围内。但是受弯结构持续受到应力的作用，会影响到受弯结构的承载力和使用安全性，一旦受弯结构的承载力超过抵抗极限，导致受弯结构遭到破坏，最终影响到结构的整体性和安全性。

4.2 影响结构的防水性

在土木工程建筑中，屋面、墙面等都是由混凝土材料组成，一旦上述位置出现裂缝，会影响到结构的防水性，并且上述位置长期受到水体的侵蚀，会破坏结构的整体性，最终导致出现安全事故。

4.3 影响结构的耐久性和使用寿命

混凝土结构出现裂缝后，自然环境中的二氧化碳、二氧化硫等气体，会进入到结构内与钢筋接触，并且在水的作用下，产生的电解反应会腐蚀钢筋，钢筋一旦受到腐蚀后，刚度和承载能力不断降低，导致结构的耐久性和使用寿命受到影响，一旦钢筋无法承载结构应力，并且未能产生抗弯应力，在结构应力作用下，钢筋会发生断裂，严重威胁建筑结构的安全，导致用户在建筑内受到生命的威胁。

5 建筑结构在设计过程中裂缝问题的有效控制策略

5.1 合理确定混凝土材料的配合比

在土木建筑的设计阶段，设计人员应根据建筑的规模以及功能要求，合理规划建筑结构，在不同的结构合理确定混凝土材料的配合比，不仅使不同结构的混凝土强度满足使用要求，还能有效控制成本。以设计梁板结构为例，由于梁板结构承担应力荷载，需要降低混凝土材料的强度，一般将梁板结构的混凝土强度等级设计在C35 以下。在设计C35 或者以下等级的混凝土材料配合比时，通常选用粒径较大的粗骨料，并在配合时放置一定比例的细骨料，合理搭配粗细骨料，会使混凝土硬化阶段，减少裂缝的出现。此外在完成混凝土施工后，混凝土出现收缩的时间较长，为将收缩控制在有效的范围内，可以在施工过程中向混凝土添加膨胀剂，利用膨胀剂扩大混凝土，有效抵消收缩产生的应力，从而降低混凝土出现裂缝的概率。

当确定好混凝土的配合比例时，在根据施工中的实际要求，最好搅拌实验的计划，根据其水胶比以及排列的组合形式等，对不同等级的混凝土、不同等级的水胶比、不同级别的水泥进行多次搅拌实验，在根据水胶比试验结果，选择的合适的参数。根据混凝土凝固的时间、粘聚性等指标，做出相关的调整，在进行搅拌。最后混凝土应当符合施工指标，可防止裂缝等。

5.2 控制好建筑物的不均匀沉降

在土木工程的准备阶段，设计人员应对施工环境进行全面的勘察，通过勘察选用合适的基础形式，一般分为天然基础和桩基础。在选用天然基础时，需要设计人员详细计算每个区域基础可能出现的沉降量，若整个区域沉降量未出现较大的差值，并且在有效的范围内，可以避免混凝土由于建筑沉降产生裂缝。若区域内出现较为明显的沉降量差值，应对设计进行调整，使天然基础的沉降量控制在合理的范围内。在选用桩基础时，设计人员应详细计算桩基础的沉降量。在计算过程中，若建筑规模较大、内部结构较为复杂，应提高相邻建筑桩基础承载的负荷能力，以便控制沉降差在合理的范围内，避免相邻建筑出现沉降，导致混凝土结构出现裂缝。在控制建筑物不均匀沉降时，许多施工企业采用后浇带施工方法，桩基础沉降量稳定后，继续进行浇筑施工。

5.3 提高混凝土机表性能

完成混凝土施工后，需要提高混凝土的机表性能，通过提高机表性能，有效减少结构裂缝的产生：首先，在混凝土中加入添加剂，利用添加剂增强混凝土的粘合度，混凝土具有较高的粘合度后，会避免受到人为或者外界自然因素的影响，减少裂缝的产生；其次，选用具备较高抗压性能的材料，充分利用每个材料的特点，提高混凝土的整体性；第三，严格控制混凝土的材料比例。由于混凝土是由不同的材料组成，每种材料都会影响到混凝土的性能，并且引发混凝土结构出现裂缝。根据工程的建设要求，应对不同强度的混凝土进行试验，在试验中精准把控混凝土材料的配合比，以便确定合理的材料配合比，制作出的混凝土既能满足强度需求，还能防止混凝土结构出现裂缝。

5.4 对建筑楼板配筋进行重点设计

在建筑的楼板结构处，由于楼板结构会承受较大的应力，尤其是外转角结构，在承受较大的应力后，混凝土会出现斜向裂缝，斜向裂缝的角度通常为45°。为提高楼板结构处承载应力的能力，并且避免上述位置出现裂缝，需要对建筑楼板配筋进行重点设计，一般在楼板位置配置双层双向钢筋，要求每层每向钢筋配筋率，应超过0.3%。在不规则楼板位置，如凹凸不平的楼板，在配筋设计过程中，应注意到该类型的楼板会产生集中应力，尤其是在凹入阴角位置，设计人员应在该位置配置斜向板筋，以此提升该位置抵抗应力的能力。此外设计人员在楼板配筋设计过程中，应遵循小间距、小直径配筋原则，使楼板位置的配筋密度增大，在提升楼板位置承载应力的同时，还能避免楼板位置出现裂缝。

5.5 对跨度大，荷载大，反复荷载的结构的处理措施

许多建筑规模不断扩大，致使建筑跨度不断增大，并且会承受较大的荷载，结构在受到反复荷载的作用后，会使混凝土出现裂缝。由于建筑跨度大、荷载大以及反复荷载，会使混凝土结构出现裂缝的问题。由于建筑在使用过程中混凝土会承受较大的应力，在承受应力的同时，还会产生徐变收缩，会加剧混凝土结构出现裂缝，针对跨度大、荷载大以及反复荷载引发的混凝土出现裂缝问题，需要在建筑结构中增加预应力钢筋，借助预应力钢筋提升混凝土结构的整体性，并极大的抵消混凝土承受的拉应力，一旦拉应力对混凝土结构的作用减少，会减少混凝土结构中裂缝的产生。所以在混凝土结构中配置预应力钢筋，应根据建筑的结构形态变化，合理应用预应力钢筋，有效提升混凝土结构的整体性，降低混凝土结构出现裂缝的概率。

5.6 加强后浇带设计的应用

采用后浇带施工技术，可以有效减少混凝土结构中产生的裂缝。设计人员应加强后浇带设计的应用，在土木工程建筑规划设计阶段，应根据工程实际情况以及建筑结构要求，将后浇带设置在合理的位置。通常情况下后浇带会设置在混凝土结构承受应力较少的位置，避免后浇带承受较大的应力，导致后浇带无法正常的使用。此外后浇带一般使用时间为两个月，在使用过程中可以有效避免混凝土结构出现裂缝。设计人员应根据建筑结构应力变化，调整后浇带结构，以便消除前期混凝土结构中的裂缝，并且有效控制混凝土结构的伸缩范围，防止混凝土结构出现裂缝。

图1 后浇带设计

5.7 选择水化热较低的水泥

由于混凝土施工期间，会在内部产生较多的热量，热量主要来源于水泥的水化热反应。为减少水化热产生的热量，需要在混凝土配置过程中，选用水化热低的水泥。水化热低的水泥，在遇到水以后不会产生较多的热量，使混凝土内部和外部的温差控制在合理的范围内，避免混凝土受到温度应力的作用后，混凝土结构出现裂缝。选用水化热较低的水泥，可以有效控制水泥的使用量。与水化热高的水泥相比，若在混凝土内增加水泥的用量，在水化热反应过程中会产生大量的热量，致使混凝土出现裂缝。水化热低的水泥，根据混凝土材料配比要求，向混凝土内放入相同量的水泥，水化热低的水泥会产生较小的热量，并且与水化热高的水泥相比，水化热低的水泥用量较少，有效降低混凝土的施工成本。此外还应注意的是，使用水化热低的水泥，应控制好混凝土配合比，施工人员应根据施工需要，对配置的混凝土进行试验，通过试验确定水泥的具体用量，并经过严格的检验，检验合格后才能进行具体的施工。

5.8 加强后期的保养工作

混凝土施工包括混凝土配比、混凝土搅拌、混凝土浇筑以及混凝土养护，其中后期养护工作尤为重要，许多施工企业缺乏对后期养护的重视，未能严格按照要求进行养护，导致混凝土出现裂缝。所以施工企业应加强后期的保养工作，首先在完成混凝土浇筑后，应及时向混凝土表面注入冷水，通过冷水对混凝土进行强制降温，使混凝土内部的温度与外部温度避免产生较大的温差。此外在浇灌冷水后，应使用塑料薄膜或者草垫铺盖在混凝土表面，避免受到阳光直射，导致混凝土内部温度升高。通过情况下完成混泥土浇筑后，7天后混凝土强度会到达85%，混凝土强度到达100%，需要经过28天，施工企业应在完成浇筑后的7 天时间内，应不断的对混凝土进行养护，在7天后根据混凝土的实际情况进行相应的养护。施工企业对混凝土进行后期的保养工作，可以有效控制混凝土的自缩状态，避免混凝土在自缩状态下出现裂缝。

6 结语

综上所述，在土木工程建筑建设过程中，会使用到大量混凝土，为提高混凝土的应用效果，强化建筑工程的稳定性和安全性，需要参与工程建设的单位给予混凝土施工足够的重视，尤其是重点关注混凝土出现的裂缝问题。针对混凝土出现的裂缝问题，一方面要求施工企业合理配比混凝土材料，另一方面根据结构的变化，控制沉降、设计重点结构位置的配筋等，避免混凝土出现裂缝。