基于混凝土裂缝控制技术在房屋建筑施工中的应用

2021-02-27广东省第一建筑工程有限公司陈昌腾

中国建设信息化 2021年3期

文｜广东省第一建筑工程有限公司陈昌腾

一、引言

近年来我国快速发展的国民经济离不开建筑业强有力支持，建筑业已成为重大国民经济产业支柱之一，随着国家持续深入打造质量型经济，房屋建筑工程大规模进行密集建设，混凝土产生裂缝质量问题逐渐成为社会各界关注的重要焦点，在房屋建筑施工中对混凝土出现的裂缝问题直接影响到结构主体的耐久性、安全性。因此，采取有效应对措施控制混凝土裂缝是施工单位必须面对的主要任务之一。

二、房屋建筑混凝土裂缝产生成因及对工程相关影响

1.混凝土裂缝产生原因分类

在房屋建筑工程混凝土施工中影响因素非常多，不同形状、不同性质的混凝土导致的裂缝出现的情况较多，通常说来，裂缝引起的因素主要有：结构内部引起的变形、荷载的不同变化、地基不均匀沉降的程度大小等，在这里，建筑结构温度的变化、混凝土收缩、沉降程度导致的混凝土裂缝所占比例达到百分之八十左右，剩下百分二十原因与荷载问题密切相关，此外还会受到不同的环境因素如地震、冻胀、火灾、剧烈碰撞等影响，因此，针对存在的主要影响因素可以分为收缩裂缝、温度裂缝、塑性沉降裂缝、徐变裂缝、应力裂缝和施工裂缝等（图1），对于这些裂缝的成因辨别能较好地找到它们真正的内在影响，如施工裂缝的产生有可能是现场振捣不到位、材料配合比不当、选择的材料不合格等。按照裂缝分布不同部位分类，可以分为不规则龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、X 形交叉裂缝、八字和倒八字形裂缝等，按照时间分类可以分为施工过程中产生的裂缝和后期正常使用发现的裂缝。

2.混凝土裂缝对房屋建筑工程的影响

房屋建筑工程中混凝土是常用主材之一，在施工应用非常广泛，它由骨料、水、水泥按照一定比例拌合而成，不同的材料具备不同的物理性质，在化学反应条件下水分迅速流失形成凝固体受到内部约束力、收缩变形及结构荷载共同作用下，在现场处理的技术是否规范都可能导致产生混凝土裂缝。一般来说，建筑构件体积最小尺寸大于800mm 时可定义为大体积混凝土，大体积混凝土内部产生大量水化热，内外温差因素会导致建筑在正常使用中出现混凝土裂缝，内部混凝土膨胀过大时，出现较严重的结构裂缝，不但影响到建筑装饰的美观性，也直接降低房屋建筑正常使用寿命和安全性。

3.导致混凝土裂缝产生的主要成因

（1）碱骨料反应

图1 混凝土裂缝分类

混凝土中的碱含量超过2.1kg/m3时发生碱骨料反应，直接导致混凝土破坏开裂，出现这种裂缝是由于混凝土骨料发生化学反应导致的，出现这样的裂缝后续维修难度较大。

（2）水化热因素

混凝土在水搅拌下，水泥颗粒与水接触发生化学反应，短时间内水泥颗粒中的矿物质析放出大量热量，由于混凝土的热量析放自内向外进行，导致出现混凝土内部与外部环境出现一定程度的温差，当温度差超过混凝土正常承受的内力时就会出现裂缝，温度裂缝受温度直接影响很大，夏季温度裂缝宽度比冬季要大一些，混凝土与砌体之间产生温度裂缝原因是二者线膨胀系数不一所导致。因此，在混凝土搅拌、振捣施工过程中需要采取多种形式降温、控温手段，实施散热处理，以降低因水化热因素带来的直接影响。

（3）外部环境因素

外部环境因素的影响既有偶然因素如火灾、地震、剧烈碰撞，也有自然因素如高温、雨雪、湿度等的影响，自然因素对混凝土裂缝影响较多，高温季节进行混凝土浇筑时水分快速流失，对现场浇筑的内外温差控制有利，因高温气候下水分流失过大需要注意后期的保温养护。在低温条件下实施混凝土浇筑，内外环境温差过大极容易产生收缩，拉应力过度集中时导致出现混凝土裂缝，在冻融循环的环境反复冻胀导致严重裂缝产生。干燥天气下浇筑的混凝土结构表面水分流失速度过快导致出现收缩从而产生裂缝。有试验研究表明，外部环境温度不超过10℃时，混凝土内部矿物质失去活力，水化反应也无法进行且难以达到标准强度值，外部环境温度达到0℃时，混凝土中的水结冰，混凝土就会产生一定程度的损坏。

（4）后期养护工作不到位造成裂缝

混凝土浇筑完成后，拌合物中水分随着大量流失，强度快速增加，外部环境温度和湿度对混凝土强度的最终形成产生直接影响，后期的养护一旦不到位，混凝土内部结构收缩拉应力过大或产生过早导致表面或结构出现不同程度深浅裂缝，很可能影响到房屋建筑结构的正常使用功能。

此外还有钢筋裸露后长期锈蚀产生的裂缝，施工过程中产生的混凝土裂缝，当混凝土拌合过程中不均匀，搅拌和运输商品混凝土时间过长、大体积混凝土浇筑时间过快、施工缝留置不当，交接处时间跨度过大均有可能造成裂缝的产生。

三、在房屋建筑施工实施有效混凝土裂缝控制应对措施

1.在进行混凝土配合比时要科学合理

材料配合比合理性对房屋建筑工程混凝土施工的和易性有直接的作用，能满足混凝土规范要求和施工需要。混凝土坍落度的控制需要从浇筑部位、施工工艺、现场条件、技术操作特征等进行综合考虑，注重混凝土配合比的科学性和合理性，选用偏粗的中砂，尽量少用硅灰和高细度矿渣，一方面要精密控制原材料砂、石的质量，级配的添加剂可以根据施工工艺、现场环境条件选择不同性能的材料，如选用高效减水剂降低水的使用量，泵送混凝土添加引气剂，冬季施工添加早强剂，夏季考虑到稠度变化掺入缓凝剂，地下室结构添加防水剂等，有效改善混凝土流动变化性能、凝结时间、耐久性，保证建筑结构符合强度要求时控制水泥使用量，减少混凝土裂缝出现的可能性。

2.加强控制结构变形产生裂缝的技术措施

混凝土结构设计前需要对整体结构受力进行综合考虑，尤其是房屋建筑工程中高大楼板、梁、柱等受力较为集中的部位，要充分考虑到结构体中的混凝土过度集中密集受力较大，可适当增加构造配筋密度来降低裂缝的发生可能性，钢筋位置正确且保护层厚度合理，适度增加的钢筋对房屋建筑整体结构受力均衡分配有良好的作用，能较好地控制裂缝出现的长度。房屋建筑中应力集中的结构如梁、板等部位，进行大体积混凝土施工需要根据施工工艺、设计需要进行分片、分块、分层浇筑，振捣时应均匀和保持合理速度，浇筑过程应保持工艺连续性，施工缝的设置不能随意设置要科学合理，长度超过规范要求的房屋结构依照设计浇筑混凝土后浇带，对大体积混凝土构件模板和支架的刚度要严格控制，拆模时间不能过早或太晚。

3.对温度和湿度实施针对性控制措施

控制好房屋建筑工程混凝土温度和湿度非常重要，预防性措施必须提前落实到位，注意收集当地气象资料，避免在大雨或大风中浇灌混凝土。在夏季高温时需要降低施工主要物料的温度，砂石堆场设置遮阳设施，采用泵送混凝土适当添加缓凝剂和保塑剂，减少混凝土运输时间，浇筑完毕成型的混凝土及时覆盖塑料薄膜保湿或喷专用养护剂进行养护。混凝土浇筑之前模板预先浇湿，降低混凝土入模温度。针对大体积混凝土做好测温控制措施，可通入冷却水管或冰块措施降低内部温度，控制内外温度差在规定要求的范围值之内。

4.材料精心选用减少水化热产生

混凝土材料的级配、添加剂掺量能有效降低混凝土水化热产生，首先选择水化热低、强度高的水泥是控制热量产生的重要基础，其次选择的粗骨料级配较好、外观粗糙，其中的有害物质含量、泥土含量均应符合材料规范要求。添加的掺合料和外加剂量直接对混凝土不同工艺性能产生影响。如添加粉煤灰不但对减少水泥出现的水化热有良好效果，还能减少混凝土凝结过程中产生的泌水问题出现。

5.注重混凝土后期养护措施

浇筑混凝土完后要及早对其表面实施收光，要求比较高的表面可实施多次。养护的材料可根据不同环境选择塑料薄膜、养护剂、湿麻布、湿草帘、锯木屑等进行覆盖或喷洒。养护的时间可参照不同季节进行选择实施，要注意早期养护工作，夏季气温高，养护时间在浇筑完成后24h 实施，在高温、干燥气候下及早喷水养护，冬季则要48h 后实施养护，合理的时间养护能较好地避免表面发生起皮问题的出现。不同的水泥养护时间均不相同，如普通硅酸盐水泥，矿渣水泥砂浆的养护分别为7d 和14d，时间必须控制在规范要求范围内。

6.设计前对可能发生混凝土裂缝精心考虑

混凝土裂缝控制设计过程中需要精心考虑，高度重视，设计房屋建筑物不过度追求新奇特异，避免造型过度独特产生结构受力不均匀对混凝土裂缝难以控制，设计中需要控制好建筑物长高比，建筑结构要受力分布均匀，合理配置构造钢筋，设置变形缝以及控制伸缩缝间距，充分考虑地基不均匀沉降问题，地基不同设置不同垫层的厚度，积极考虑掺入膨胀剂以补偿混凝土的收缩。