房建施工中混凝土结构出现裂缝的原因及预防措施

彭 彪 庞文阳 辛 星

混凝土是以水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂共同混合而成的建筑材料，可以根据具体结构和应用需求差异，配置出具有不同强度和性能的建筑材料，在既往的应用过程中体现出极佳的耐久性。应用钢筋与混凝土材料制成钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土构件，可大大提高结构的抗裂性和刚度，延缓或避免裂缝的出现。但如果忽视设计、施工工艺和使用环境等方面的影响因素，就会导致裂缝的产生，从而影响构件质量。

1 混凝土结构裂缝概述及分类

1.1 混凝土结构裂缝概述

混凝土结构裂缝是一种常见现象，是指混凝土结构受到设计、施工、材料以及外界环境等多方面因素影响，在完成施工或投入使用后产生的，将会对结构寿命和质量造成影响并且无法准确预知的缝隙。在混凝土终凝前后，裂缝现最易产生，主要原因是这个阶段中相关材料抵抗变形的能力较低，在受到外力影响后将导致裂缝问题。同时，在混凝土结构设计、配制、搅拌、浇筑和养护等各个环节中，相关工作往往无法达到理想化的程度，混凝土结构在终凝后受到温度、载荷等因素影响，仍可能产生裂缝。

根据以往的房建施工经验，混凝土结构裂缝的具体原因和后续发展等方面难以准确把握。通常来说，相关裂缝在结构施工阶段受环境和施工工艺等的影响将会呈现持续上升的趋势；从施工结束至正常投入使用的阶段，裂缝问题一般会较为稳定；而至结构即将失效的阶段，裂缝问题会再次严重。裂缝水平与发展趋势详见图1，其中T1、T2 为结构施工阶段；T3 为结构正常使用阶段；T4 为结构失效阶段。

图1 裂缝水平与发展趋势（来源：网络）

1.2 混凝土结构裂缝分类

常见裂缝形式有塑性裂缝、沉降裂缝、干缩裂缝、温差裂缝、施工以及承载力裂缝等，不同的裂缝对应不同的阶段和环境。有效预防混凝土裂缝必须立足于识别不同裂缝的形态，针对性地拟定对应策略。下文详细介绍施工裂缝、承载力裂缝和温差裂缝。

（1）施工裂缝。施工裂缝是指由于各种施工原因造成的裂缝现象，其形成原因较为复杂，一般可分为建筑材料裂缝、模板裂缝、浇筑裂缝、接茬裂缝和养护裂缝等。其中，建筑材料裂缝现象主要是由于在建设过程中，材料质量把握不准确、混凝土配比不恰当和拌合物选择不合理等原因造成的裂缝现象，也可纳入先天裂缝范畴；模板裂缝通常是由于模板刚度不足引发模板变形和跑模等问题而形成的裂缝；浇筑裂缝是由于在浇筑振捣过程中操作不规范引发混凝土离析、分层及漏浆问题，从而产生的裂缝现象；接茬裂缝是由于施工接茬及后浇带留置不合理所引发的裂缝现象，也被称为原生裂缝。此外，由于在养护过程中没有按照规范实施养护导致混凝土构件骤冷，以及使用过程中预应力张拉失控骤然张放等现象，也可能引发裂缝问题，这些情况被统称为后天裂缝。

（2）承载力裂缝。承载力裂缝是指混凝土构件受到自身重量和梁板重量等影响导致的裂缝现象，也被称为载荷裂缝。这种裂缝通常会在混凝土构件表面形成相互平行、较为短小且不连贯的裂缝，随着裂缝的发展逐步连贯成一片，并在纵向劈裂的影响下出现侧向膨胀，混凝土在膨胀过程中逐步剥落。此后混凝土进一步受压破碎，纵向钢筋屈服，整个构件压溃破坏。

（3）温差裂缝。温差裂缝是指由于季节变化和昼夜变化等情况下，温度差引发材料变形所致的裂缝现象，属于间接裂缝。一般在大体积混凝土构件表层常见较为细微的温差裂缝，通常不会对混凝土构件的性能造成严重影响。但对于檐口、雨棚等长期暴露于环境中的混凝土构件，温差裂缝所造成的危害性将显著增高。

另外，根据裂缝的深度也可将其分为表层裂缝、浅层裂缝、纵深裂缝和贯穿裂缝，这种分类方法能够更直观地了解裂缝的危害。不同裂缝类型深度对比详见表1，其中H 代表混凝土构件厚度，h 代表裂缝深度。

表1 不同裂缝类型深度对比

2 房建施工中混凝土裂缝产生的原因

从上述内容可以了解到，混凝土裂缝产生的原因较为多样，具体把握相关因素可划分为以下几种。

（1）混凝土原材料和配合比。首先，水泥是混凝土结构施工的关键原材料，其在强度、品种、化学成分以及凝结时间等方面均存在一定的差异，而在这些因素的影响下，导致混凝土结构出现裂缝现象。例如，在混凝土结构实际施工过程中，采用细度较小的水泥将会较大程度提高水化速度，使水泥的水化程度更为充分；同时相较于传统的混凝土结构，其整体硬化过程时间更短，从而导致混凝土在硬化早期存在较大的收缩。其次，骨料的级配将会直接影响混凝土的和易性、水灰比、均匀性以及弹性模量等，导致混凝土产生裂缝问题。再次，水和添加剂也是导致混凝土裂缝的重要原因。当施工用水中存在较多的不溶物、可溶物和氯化物等物质时，将会影响混凝土的水化过程，从而出现干缩并导致混凝土结构的强度下降，引发裂缝。最后，在施工过程中，如果混凝土结构水灰比相对较大或用水较多，那么也会导致混凝土拌合物出现离析现象，大幅增加混凝土结构产生裂缝的可能性[1]。

（2）结构设计。结构设计是造成混凝土裂缝产生的重要原因。目前，混凝土结构在设计阶段采用超静定结构的比例越来越高，这种结构在应用过程中内部约束相对较多，如果出现局部变形或受力现象都会导致应力的产生，进而在构件相对薄弱的位置造成裂缝。部分结构在设计过程中，相关单位和人员对钢筋布置缺乏合理性，构造钢筋布置不足或钢筋间距过大，都容易导致裂缝现象。另外，在楼板、墙壁等薄壁构件的设计中，需要考虑水电管直径过大甚至重叠、较差等情况，因此需要调整钢筋的配置。该过程中如果未充分兼顾构件本身的刚度，贸然减少钢筋配置，则将造成应力集中，引发裂缝问题。

（3）温度因素。混凝土结构施工完成后，还有可能在日照和水化热的影响下产生裂缝现象。主要是由于结构内外部不同区域的温度状况不一致，导致其变形不一致，从而造成裂缝问题。

（4）施工工艺及养护因素。首先，在当前的房建施工过程中，为了保证混凝土的流动性，往往会增加水和水泥的使用量，或者由于其他施工因素影响而加大了水灰比，这些情况将会导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，易产生裂缝。其次，从养护层面来看，如果相关混凝土结构完成施工后，大气中湿度较小、温度较高以及风速较大，则将导致混凝土的蒸发速度加快，混凝土表面失水并迅速干燥；而混凝土的硬化强度不足以抵抗塑性收缩产生的拉应力，最终导致塑性裂缝的形成。

3 混凝土结构裂缝的防治措施

3.1 强化混凝土结构的设计工作

混凝土结构的裂缝现象与多种因素相关，而结构设计是现阶段较为常见的一种影响因素。目前，随着混凝土建筑施工技术的进步，超静定结构的应用愈加广泛，但是该结构设计在附加应力计算方面仍然处于经验阶段，且受到的限制较多，导致相关建筑在完成建设后裂缝现象极为普遍。尽管可以采取预应力技术解决部分问题，但裂缝现象仍然比较常见。针对这种现象，相关单位在设计过程中可以采取简支、悬臂等静定结构或设置微动、滑动构造以减少约束，从而降低混凝土结构裂缝的可能性[2]。

同时，在设计过程中也可以通过设置相应的结构缝来达到进一步消除混凝土结构内部约束应力和变形现象的目的。目前，比较常见的结构缝包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝和拼接缝等，为了确保相关工程最终能够有效减少裂缝，在设计和施工过程中可以根据情况将多种结构缝进行合并使用。在设计阶段，必须根据工程的实际情况准确计算结构缝的具体位置和间距等，以确保结构缝充分发挥自身作用。值得注意的是，在房建施工中，地基不均匀沉降所导致的混凝土结构裂缝对于工程质量影响极大，相关单位在施工中可以通过换填、砂桩和强夯等措施来强化地基处理工作，并根据当地地质条件的综合分析结果实施针对性处理，从而降低地基沉降对混凝土构件产生的不良影响，避免出现裂缝。

3.2 强化混凝土原材料控制过程

混凝土原材料对于混凝土构件裂缝的形成具有巨大的影响，如果施工过程中所采用的集料粒径超标，那么一方面会增大拌和难度，导致机器设备出现不必要的磨损现象，增加施工成本；另一方面也将无法有效保障混凝土构件的均匀性和平整性。由此可见，集料级配将会影响混凝土结构的强度。以天然沙砾为例，由于缺少细集料，级配不佳，需要加入7%～8%的水泥来提高相关结构的整体稳定性，确保混凝土结构的强度符合要求[3]。在配入对应的细集料之后，还需要加入4%～5%的水泥，通过这种方式能起到稳定加固的效果。

在房建施工过程中，大体积混凝土出现开裂现象的主要原因是水化热，相关单位和人员可通过水和水泥的科学配比充分调控水化热，避免混凝土结构由于温度应力而发生裂缝现象。因此，在选择水泥材料的过程中，还需合理考量材料的强度、水化热和坍落度等。目前，市场上部分水泥材料在应用过程中整体发热量较高，容易产生裂缝。而矿渣硅酸盐水泥材料的水化热相对较低，且干缩性较小，混凝土构件发生贯穿裂缝的可能性较低，施工中可优选此类材料。此外，在混凝土结构施工过程中，相关单位还需充分把控水质，尽可能选择饮用水，最大程度避免水中的杂质影响混凝土的性能，起到防范裂缝的作用[4]。

3.3 合理实施养护工作

采取正确有效的养护措施能够在较大程度上防范混凝土裂缝问题。实施养护工作时，相关单位需要根据具体的环境、气候和混凝土特点来具体落实，并重点关注以下3 个方面。

（1）及时进行修整。混凝土结构施工完成后，需要合理修整和抹光结构的裸露部分，尤其是需要在混凝土终凝前进行相应的压抹，从而有效消除塑性和干缩裂缝。

（2）准确把握混凝土养护时间[5]。目前，混凝土的常规养护包括覆盖薄膜、草帘和喷洒养护剂等措施，相关措施均可在不同程度上达到对混凝土的养护效果。房建施工中，混凝土结构的养护应尽可能采取覆盖塑料薄膜和喷洒化学浆液的方式。为了充分避免混凝土出现裂缝问题，通常而言，应在收浆后尽快采取养护措施，使混凝土结构表面保持相对湿润的状态，养护持续时间通常为7 d。

（3）严格控制模板及支架拆除的时间和顺序。在施工过程中，需要充分考虑混凝土的拆模时间，且拆模过程中应确保混凝土的整体温度相对较低，避免因与外界空气温度相差较大而出现快速降温，导致开裂现象。同时，在混凝土强度达到2.5 MPa 前，相关单位应严格禁止在其上面使用运输工具、脚手架和支架等，以防止荷载过大造成开裂。

4 结语

混凝土结构在建设完成后，裂缝的产生将会导致结构的性能受到严重影响，甚至带来巨大的安全风险，因此人们对于混凝土裂缝的关注程度显著上升。混凝土结构产生裂缝的原因较为多样，且对应的裂缝类型也不同，在进行混凝土结构裂缝的防范和治理过程中，相关单位和人员应着重从材料与施工工艺等角度入手，在施工完成后强化对混凝土结构的养护，达到防范裂缝的目的。