建筑工程施工中混凝土裂缝的成因和治理研究

朱德志 西曰兵 山东瑞升建筑集团有限公司

1 前言

建筑工程的质量关乎着建筑的总体安全，尤其是混凝土工程中常见的裂缝问题，如不采用合理的预防与治理方法则后患无穷。因此，混凝土工程的施工技术人员应提前对建筑施工中可能出现的混凝土裂缝类型进行分析，依据成因，通过科学防治避免裂缝的出现，达到提高建筑工程质量的目的，或者在出现混凝土裂缝后，采用积极的治理方法，降低建筑安全隐患。

2 建筑工程中混凝土裂缝分类与原因

因混凝土本身抗拉强度较低且大部分时间暴露在室外，受长期外部环境因素与荷载的影响，导致混凝土结构容易出现开裂的现象。混凝土开裂不仅影响建筑外观，也会导致建筑在后期使用过程中耐久度持续下降，缩短使用寿命。因此对混凝土裂缝的类型与原因展开分析，能够最大限度地保障建设安全，并深入了解混凝土开裂的本质。从裂缝时间上可分为早期、中期与晚期裂缝，经过对混凝土裂缝综合分析后，得出了各裂缝产生的具体时间（表1）。早期裂缝是施工中出现较多的类型之一，其原因可能与早期混凝土的状态、性能参数等有关（图1）。而中后期混凝土裂缝出现的原因则多受外部环境影响而出现了荷载的变化。

表1 混凝土裂缝的分类与出现的具体时间

图1 混凝土早期裂缝各参数的不同变化过程

倘若对混凝土开裂的原因进行划分，常见的裂缝分类如图2所示，包括荷载裂缝、收缩裂缝、温差裂缝以及施工不当造成的裂缝等，本文着重对收缩裂缝、沉降裂缝、荷载裂缝以及施工裂缝的成因进行分析，并有针对性地提出治理措施。

图2 混凝土裂缝形成原因

3 不同类型的混凝土裂缝成因与治理措施

3.1 收缩裂缝

收缩裂缝较为容易理解，当混凝土在硬化过程中受外界环境因素的影响造成混凝土体积缩小，虽体积不停缩小但也会受到外界的约束，若收缩量超过了拉应变的极限，会导致混凝土开裂，混凝土收缩开裂过程中相关影响因素较多，如干燥收缩、塑性收缩等。（1）收缩裂缝的成因。①干燥收缩裂缝。混凝土在搅拌过程中自然会掺入较多的水分，尤其是早期的混凝土，但受外界环境的改变，水分会有所蒸发引起混凝土体积缩小。其原因可能与混凝土毛细孔蒸发后产生的收缩以及混凝土中含有的凝胶体吸附了大量水分造成。大部分产生收缩裂缝的时间为完成混凝土养护后的7d内，此时混凝土完成浇筑后尚未及时做好养护工作，但同时又受到了外界环境的干扰，如风吹日晒等，导致其表面水分过快流失，而混凝土内部因湿度变化小，则表面与内部之间所形成的约束力不均，出现裂缝。②塑性收缩裂缝。塑性收缩也是收缩裂缝中常见的类型，也因混凝土表面失水过多而产生。完成混凝土浇筑后，当遇大风或干热的天气时则会导致混凝土较容易出现收缩而导致裂缝。造成该裂缝的原因主要与施工结束后未及时对混凝土表面覆盖，受环境的影响使表面快速失去大量水分，造成毛细管中产生的负压较大使混凝土出现收缩现象，直至混凝土终凝过程其强度始终较低，导致最终因失去对外力的抵制而出现裂缝。（2）收缩裂缝的治理措施。①加强对混凝土原料的选择与控制。首先是对骨料的选择。通常，混凝土收缩及水泥浆体收缩与骨料在混凝土中的限制性作用有关，一般骨料大小、含水泥量等均会影响混凝土自身的收缩。为此，应选择粒径较大且含泥量少的骨料，更利于对混凝土裂缝的控制。倘若混凝土中加入细骨料，则细度模数应符合混凝土标准，以减低骨料之间的孔隙率，大大降低混凝土的收缩。其次对水泥的选择。施工人员应了解水泥融入水的过程中，若用水量加大，则水灰的比例会相对较高，且收缩也会加大。因此，应结合不同的施工条件与建筑特点采用合适的水泥。最后是对掺合料和外加剂的选择。外加剂的加入可以改变混凝土性能，如在混凝土中加入减水剂，在降低实际用水量后导致混凝土中的水灰比降低；若在混凝土中加入粉煤灰掺合料时，则会提高水泥的密实性，使混凝土耐久性更高。②积极改善施工工艺。施工工艺对混凝土裂缝的产生有直接关系。因此，应该对施工工艺加以改善。比如可以按照施工配比合理添加水泥量，并控制拌和水的用量；同时还应合理控制混凝土振捣时间，过长或过短都会影响混凝土密实度；若振捣时间过长，则混凝土更易分层导致开裂。此外，在完成混凝土浇筑后，应及时做好混凝土养护工作，保持混凝土表面湿润度，具体方法包括覆盖塑料薄膜或均匀洒水等。

3.2 沉降裂缝

（1）沉降裂缝的成因。沉降就是由于建筑在建设的过程中，因天然原因或人为作用导致的地基下沉。因本身土壤的性质不同，会导致承载建筑的力量不同，同时土壤中土层分布的厚度也存在不均匀现象，由此地基下沉的程度会有所不同，地基在不均匀下沉的过程中，势必造成拉应力和剪应力变化，建筑物薄弱的地方则会因力的影响出现裂缝。（2）沉降裂缝的治理措施。由沉降而导致的裂缝可在混凝土施工前对其进行预防，能够避免裂缝的出现。施工前，对建筑物的地基进行勘察，在设计过程中充分考虑建筑物的刚度，应尽量避免建筑物较为薄弱的地方。设计时做到“放”与“抗”相结合，“放”就是建筑物的刚度设计应小一些，确保地基发生变形时能够与结构相适应；“抗”是指整体提高建筑物的刚度，使建筑的上层结构可以承载来自地基沉降而出现的内力，从而减少或消除裂缝的出现。

3.3 荷载裂缝

混凝土浇筑完毕后，从硬化前直至硬化后会承受来自外界的不同荷载，倘若混凝土拉应力明显超过抗拉强度时，混凝土就会出现不同程度的裂缝。当前建筑工程在施工的过程中最常使用的是普通混凝土，所以抗拉强度会稍差一些，更容易出现荷载裂缝。（1）荷载裂缝的成因。混凝土在搅拌的过程中，由于各种原料的性质不同，会使混凝土内部出现孔隙还有微裂纹，若混凝土正常使用，没有受到外界的任何荷载作用，内部即便出现孔隙或微裂纹也不会对混凝土造成较大的影响；但一旦受到外界的荷载作用，混凝土内部的孔隙或微裂纹则会逐渐扩展，最终在混凝土表面形成了肉眼可见的不同裂缝。此外，对现浇筑混凝土来说，结构本身还会承载在工程施工中而出现的动荷载，若承受的荷载混凝土在未硬化后就进行拆模，容易使混凝土受到拉应力作用而出现表面裂缝，如“田字型”裂缝。（2）荷载裂缝的治理措施。①施工监督与原料的选择。因荷载裂缝的出现大部分均是由施工质量和混凝土超过拉应力而导致，因此在建筑施工过程中，应对混凝土浇筑过程开展细致而全面的监督，确保施工质量符合要求或质量更高。此外，对混凝土原料的选择也至关重要，如原料本身质量差，最终所形成的混凝土质量必定受到影响。例如，水泥的细度和稳定性是否符合建筑需求、砂子和石子的含泥量等，只有保证原料质量符合国家建筑施工安全标准，才能确保混凝土在使用的过程中因原料问题而出现的裂缝。由于混凝土在施工过程中也会出现荷载的情况，施工人员也应尽量控制好荷载。②适当添加外加剂。原料是保证混凝土不出现裂缝的关键因素，但单纯使用原料则会导致混凝土因其他外界因素影响而出现裂缝的风险，因此可以考虑在混凝土中适当加入一些外加剂或者掺合料等，如较常使用的抗裂剂、减水剂等，都能不同程度地提高混凝土的抗裂性能。③禁止在混凝土结构上施加荷载。“田字型”裂缝出现的原因大多是在混凝土结构上添加了荷载，因此在建筑施工过程中，当混凝土结构强度无法达到设计标准强度时，应禁止在结构上添加任何荷载，即便达到了设计标准，为了减少或避免裂缝的出现，也要尽量避免施加荷载。

3.4 施工裂缝

施工裂缝是混凝土裂缝中最常出现的一种裂缝。因混凝土在施工过程中会经历由最初的原料选择-合适配比-实施浇筑-最终养护多个步骤，每一个步骤其实都有固定的规范。但在实际的施工中因受环境、人为因素或机械等多种因素影响，导致最终形成的混凝土尚不能够完全符合相关规定而出现不同程度的裂缝。常见的施工裂缝类型如建筑裂缝、浇筑裂缝、接槎裂缝以及养护裂缝。

（1）施工裂缝的成因。不同的施工裂缝类型其成因也不相同，其成因大致分为以下几个方面。①原料的选择。原料的选择与混凝土最终的质量标准有直接关系。如水泥的稳定性不佳，使混凝土体积出现膨胀导致裂缝的出现；粗骨料作为混凝土中的重要原料，如粗骨料的掺量不当或质量不符合标准，会使混凝土内部出现气泡或微裂纹，影响混凝土的外观。此外，原料中的矿物掺合料以及外加剂的添加也是裂缝成因的重要因素。②配合比设计。由混凝土在配比的过程中设计不合理所造成裂缝。如水胶比的添加、用水量以及掺合料的含量等都会导致配比量的不同，而最终形成的混凝土在浇筑后产生施工裂缝。③运输控制。浇筑前运输的控制工作是施工裂缝产生的关键因素。施工人员若在运输过程中未对混凝土配合比以及强度等级加以确认，没有明确检查具体的运输时间以及测量混凝土的坍落度与扩展度等，都会对浇筑过程造成不同的影响。④养护工作。混凝土的养护工作是保证混凝土不出现裂缝的关键。如果硬化后未及时采取相应的养护措施，将直接导致混凝土出现裂缝或影响混凝土的裂缝程度。（2）施工裂缝的治理措施。①做好原料的质量控制。若想从根本上有效治理施工裂缝，首先应做好原料的质量控制。如水泥品种和强度的选择，应根据混凝土设计和施工要求等加以确定，尽量选择水凝强度高且细度小的水泥，以提高混凝土的强度；对于粗骨料的选择则应控制好粒径，尽量选择与水泥黏性好的碎石，以便更好地控制裂缝。一般不选用卵石作为粗骨料，因黏性较差，浇筑后的建筑更易出现裂缝；掺合料可以选择矿渣或煤粉，因其活性较好，更容易控制混凝土的收缩，减少裂缝的发生。②配合比设计更加精准。积极做好原料的配合比设计，混凝土配合比应符合国家规定的建筑实施标准，并且按照实际工程所处的环境以及需要，提升混凝土强度等级和耐久等。③做好运输控制工作。运输控制工作是完成混凝土浇筑前的重要工作。因此施工人员需加强重视。在浇筑前，再次确认混凝土的送料单。核对原料的配合比，确定好混凝土的强度等级，做好混凝土坍落度和拓展度的测定工作，才可以实施浇筑工作。运输过程中时间的长短也会影响到混凝土的质量，若长时间的运输过程中混凝土不能一直搅拌，会造成混凝土凝结或搅拌不均，最终导致浇筑的质量受到影响，进而出现混凝土裂缝现象。④做好混凝土硬化后的养护工作。养护工作是有效保证混凝土质量的关键，任何建筑工程在混凝土硬化过程中，都会制定详细的养护方案，根据建筑所处环境及设计有针对性地进行养护，并由专人负责。一般混凝土在浇筑后都要进行保湿养护，如均匀的洒水或涂抹养护剂等。其次应做好养护工作，最为常见的就是利用塑料布进行覆盖，或在塑料布上另加麻袋或草帘等，并在其表面洒水保湿，避免因养护工作不当造成的混凝土裂缝。若遇见大风干燥的天气，则应利用防风带约束。

4 结束语

建筑施工过程中混凝土裂缝作为影响建筑质量的关键性因素，施工人员及建筑单位应予以重视，避免对预见性混凝土裂缝而不加以干预和处理，导致建筑在投入使用后出现安全隐患，对企业和使用者造成不同程度的损失。应结合不同的建筑物以及环境等相关因素，对建筑工程中常见的混凝土裂缝类型以及成因进行综合分析，从而有针对性地提出预防与治理办法，最大程度上避免混凝土在浇筑后出现裂缝现象，提高建筑的总体质量，进一步促进建筑企业的可持续发展。