民用建筑水泥混凝土裂缝应对措施

2023-01-07刘建廷

散装水泥 2022年2期

刘建廷

（山东华邦建设集团有限公司，山东潍坊 262500）

1 混凝土裂缝的成因及类型

1.1 混凝土裂缝的成因

地基形态、地理地质形态等诸多因素都可能导致水泥混凝土施工中产生裂缝，施工材料质量、施工技术水平、施工工艺合理性等方面控制不到位也可能产生裂缝。地基对民用建筑的整体性能起着至关重要的作用，它是支撑建筑上部结构的基础，如果地基出现裂缝，将严重威胁到民用建筑的整体稳定性和安全性，从而缩短民用建筑的使用寿命，难以充分发挥民用建筑的综合价值。另外，在民用建筑地基混凝土施工完成后，如果基础结构出现裂缝问题，将难以开展维修作业，一旦裂缝扩大，会严重威胁民用建筑的使用安全。

开挖方式会影响地基水泥混凝土的施工质量。许多现代建筑工程由于高度、施工难度较大，需要采取深基坑施工技术，通过加深基础结构提高工程基础稳定性。在地基施工过程中，周边民用建筑由于墙体剪力作用而产生裂缝等情况，甚至会使整个民用建筑产生不均匀沉降，造成严重裂缝、变形等问题。

有的企业盲目追求经济效益，没有严格按照国家规范要求采购和使用水泥混凝土材料，混凝土原材料质量不合格，直接影响水泥混凝土结构的整体质量。另外，由于施工现场管理不到位，工作人员缺乏专业技能和责任心，施工作业不规范、不科学，导致施工效果受到影响，引发不同程度的裂缝问题。

1.2 混凝土施工裂缝的类型及预防

1.2.1 干缩裂缝及预防

在水泥混凝土凝固阶段，混凝土结构表面水分迅速流失，此时内部仍聚集着大量水分，内外湿度差异较大，干缩程度不同，造成内外应力不一致，从而引发干缩裂缝。可见，混凝土结构内外水分蒸发差异大是导致结构出现干缩变形的主要原因。外部环境也会对民用建筑水泥混凝土结构产生较大影响。外加剂使用情况、骨料性质和使用情况、水泥成分和使用数量等都会对水泥混凝土结构的抗渗性和承载力产生不同程度的影响。为了减少裂缝发生的概率和数量，施工时应优选水泥的原材料，加强配合比控制，适当添加减水剂。

1.2.2 温度裂缝及预防

水泥遇水会发生化学反应，释放热量，我们称之为水化热。在水泥混凝土浇筑和凝固过程中，结构内部会聚集大量的水化热无法释放出来，而外部的水化热可以快速释放，此时结构内外会产生一定的温度差，导致结构内部产生一定的拉应力。当内外温差过大，拉应力超出标准时，水泥混凝土结构就会产生温度裂缝。在气温过高或过低时，水泥混凝土结构很容易产生温度裂缝，特别是大体积混凝土，由于规模较大，内部聚集的水化热更多，更容易产生温度裂缝。工作人员可以通过选用低水化热水泥、降低原材料温度、埋设冷水管等措施降低结构内部温度，控制内外温差，避免裂缝的产生。

1.2.3 沉陷裂缝及预防

民用建筑沉陷裂缝的影响因素很多且作用过程也比较复杂，主要有地基土质不均匀、施工过程回填密实度不够等。另外，如果民用建筑基础处于浸水状态也可能会发生不均匀沉降，从而产生裂缝。如某些地区地下水丰富、降雨量较大，地基含水量增加，引起沉陷。又如冬季浇筑混凝土，春季解冻后混凝土会出现沉降等现象，导致水泥混凝土结构出现裂缝、变形等问题。为避免发生沉降裂缝，施工单位应注意夯实和加固处理地基土壤，特别是在一些软土地基、地下水丰富等地区，应采取针对性的基础处理方法，提高模板刚度，合理安排施工工序。

2 水泥混凝土裂缝的影响

2.1 降低民用建筑工程稳定性

如果在民用建筑中出现裂缝，不仅影响建筑物的整体质量和使用寿命，而且随着时间的推移，裂缝还会进一步扩大，严重威胁民用建筑的使用安全，缩短建筑使用寿命。久而久之，导致民用建筑的整体稳定性不强，甚至出现变形、坍塌等问题。

2.2 影响民用建筑结构的耐久性

宽度较窄、深度较浅的裂缝一般不会威胁到民用建筑的整体结构性能，建筑物的承载力和耐久性基本保持不变，但会使水泥混凝土结构的渗透性增强，水体、氧气等物质通过细小的裂缝渗入混凝土内部，导致混凝土结构抗渗能力下降，内部出现混凝土碳化、钢筋锈蚀等不良问题，碳化、锈蚀等问题进一步加剧，久而久之，混凝土结构耐久性下降。可见，即便是细小的裂缝也要引起足够的重视，及时处理，以免造成更严重的后果。

2.3 影响结构封闭性

有些建筑物的封闭性要求比较严格，如民用储水建筑、核电站、疫苗培养空间等，如果水泥混凝土结构开裂，就会大大降低建筑的封闭性，甚至无法继续使用，危及到内部人员的生命和财产安全。

3 民用建筑施工混凝土裂缝防控技术

3.1 优化结构设计

科学、合理地设计民用建筑结构有利于保证施工质量、降低裂缝发生概率。结构设计时应合理分析当地水文地质等情况，明确建筑受力情况，合理确定水泥混凝土强度等级，在保证结构整体稳定性的前提下考虑经济性，切实提高工程综合效益。目前，民用建筑普遍选用C20～C35的混凝土，避免盲目使用高强度混凝土。在计算水泥混凝土抗裂性时，要对抗裂薄弱环节进行重点分析。有些民用建筑跨度大、体积大，要合理布置梁柱结构。设计师可通过改变梁纵向截面配筋率来调整施工荷载、温度变化和应力大小，从而提高各构件的抗裂性能。另外，工作人员还要根据民用建筑的具体情况合理布置抗温度筋，按小直径、大密度的方法配置阴阳角、屋面板等位置的钢筋结构，一般按不超过10cm的标准控制配筋间距。

3.2 控制混凝土施工材料

3.2.1 水泥

水泥材料是引发温度裂缝的主要因素。水泥与水反应释放水化热，如果减少水泥用量或降低水化反应，可降低温度裂缝发生的概率。为保证水泥质量，施工单位应选用国家认可厂家生产的合格产品，尽量选用低水化热水泥。目前，民用建筑施工中普遍使用普通硅酸盐水泥。在控制水泥材料时，还应加强对其质量检验报告的控制，按施工要求检查其凝结时间、稳定性、强度等是否达标。

3.2.2 骨料

在民用建筑施工中，应严格规范骨料的选择，加强对骨料物理、化学性能的检查，确保骨料质量、强度符合国家标准。工作人员应控制骨料级配，一般骨料最大粒径在混凝土结构截面最小尺寸的1/4以内、钢筋布设间距的3/4以内。中粗砂是目前广泛使用的细骨料。

3.2.3 外加剂

添加适量的外加剂有助于改善水泥混凝土的整体性能，降低裂缝发生的概率。粉煤灰是目前防裂效果比较明显的材料之一，加入适量粉煤灰可以减少水泥用量，改善水泥混凝土的干缩性和脆性。为了提高水泥混凝土材料的和易性，还可以添加0.25%的木钙减水剂，将拌和用水量减少约10%，有助于降低水化热，减少温度裂缝。

3.2.4 配合比

在混凝土施工前，通常需要合理配置水泥、砂石、外加剂、水等原材料，通过试验确定混凝土材料最佳配比。不同建筑物的结构强度要求不同，混凝土材料的配比也不同。工作人员还要严格控制骨料级配和含泥量，一般选用10～40mm的碎石颗粒，其中有65%的碎石粒径在10～30mm。选择中砂时，细度模数一般控制在2.80～3.00。砂率控制在40%～45%之间，砂石含泥量控制在1%以下。工作人员应避免使用海砂，避免混入有机质等杂物，以免发生化学反应影响混凝土材料性能。

3.3 合理选择浇筑方法和振捣方式

水平分层、斜向分段、持续推进等是常用的水泥混凝土浇筑方法，在施工中可根据具体情况选择浇筑方法。如果采用分层浇筑，每层厚度应控制在20cm以内，并在第一层混凝土初凝前及时浇筑第二层混凝土，以此类推，避免间隔时间过长出现混凝土断层情况。在混凝土浇筑阶段，技术人员还应注意混凝土坍落度、泵送管道密封性等细节问题，避免各参数控制不当影响水泥混凝土浇筑质量。

混凝土振捣是提高结构密实度的一种有效方法。如采用三道振捣法施工，应按混凝土坡角、混凝土坡中间、混凝土坡顶振捣。工作人员应注意避免触碰钢筋结构、模板结构和预埋件。在振捣过程中，工作人员可手持振捣棒快速插入内部约15～20cm，振捣3～5s后缓慢拔出。如采用分层浇筑方式，工作人员应注意保证振捣棒插入下一层，确保两层混凝土充分融合。振捣间距控制在40cm左右，振捣密实度达标后，用刮杠将表面混凝土刮平，然后在终凝前搓平表面，以提高表面平整度。

3.4 加强温度控制

民用建筑中可采取多种措施控制混凝土温度，通过改善骨料级配，实现混凝土温度控制的效果。将适量混合料添加到干硬性混凝土中，可减少水泥用量，达到水化热控制的效果。在拌和混凝土材料时，可用冷水搅拌，从源头上降低水泥混凝土原材料的温度。浇筑时可边浇筑边埋设冷水管，利用冷水管带走内部水化热，降低内部温度。

3.5 科学合理养护

养护阶段是施工单位经常忽略的重要环节，科学养护可保证混凝土结构在合适的环境下凝固，避免表面水分蒸发过快或内外温差过大。现代民用建筑建设规模较大，施工过程中会受到内部高度、体积、外界风速等因素的影响而快速流失水分，为避免出现干缩裂缝，可采用洒水养护或使用专用混凝土养护剂处理表面，以保证混凝土外部湿度。养护人员还应注意混凝土结构内外温度的变化，采取蒸汽养护、洒水降温等措施调节内外温差，以避免温度裂缝的发生。

3.6 优化施工细节

为了进一步落实混凝土裂缝控制工作，管理人员要加强施工过程的控制，加强对各施工环节的质量监督，重视各个细节作业。在浇筑混凝土时，应考虑混凝土运输路线、时间、距离等因素，确保混凝土连续浇筑。管理人员应密切关注天气状况，选择合适的浇筑时间。施工过程中应注意检查模板质量，避免出现漏浆、变形等不良现象。拆模前应使用检测设备了解混凝土结构的强度，避免因拆模过早混凝土结构承载力不足而产生变形、开裂等问题。