建筑工程施工中混凝土裂缝的成因与治理方法

文／张志平 青岛地铁置业即墨有限公司 山东青岛 266000

1.混凝土裂缝的危害

混凝土裂缝主要是因为混凝土结构受到内外因素的作用，产生物理结构的变化，并且裂缝问题的产生直接降低混凝土结构的承载能力、耐水性，以及防水性能，大大降低了建筑工程的整体施工质量[1]。同时，混凝土裂缝主要包括：贯穿裂缝、表面裂缝、深层裂缝等方面。其中，贯穿裂缝主要先从表面开始，逐步发展到深层次的裂缝，从而形成贯穿裂缝，并且这种裂缝会切断结构断面，对工程结构的整体造成一定的破坏，进而带来安全隐患。如图1所示，表面裂缝尽管是因为温度所造成，但是会影响建筑工程的美观性，危害不是很大；深层裂缝是因为结构断面裂缝切断所造成的，这样严重威胁着建筑工程结构的使用性能。

图1 贯穿裂缝

2.混凝土裂缝产生原因分析

2.1 主要原因

混凝土内部热源温度变化导致的形变裂缝。混凝土完成施工后需要对混凝土养护，这主要是因为水泥在搅拌过程中会产生水化热，尤其是完成混凝土块浇筑后，其内部温度和热量温度变化幅度很大，如出现较大温差时，混凝土的应力会小于热胀冷缩的拉力，混凝土裂缝就会产生[2]。一般来说，这种温度的变化通常在浇筑混凝土后7 天才能停止大幅度变化。

各种收缩对混凝土产生影响。混凝土和其他物质一样也会出现热胀冷缩现象，收缩现象属于混凝土成形后的一个重要的现象，相关学者和工程技术人员在研究和大量的工程实践总结中已明确混凝土的收缩会导致一定的开裂现象。混凝土的收缩主要可分为干燥收缩、自收缩、塑性收缩、化学收缩、温度收缩和沉降收缩6 种形式。

徐变对混凝土的影响。混凝土徐变导致混凝土出现裂缝的原因主要是因为徐变使得混凝土分子间的相互约束力减少。结合工程实践总结，徐变现象对于混凝土影响是双面的。其主要是因为，混凝土出现徐变现象能使水化热产生的温度应力下降，但伴随而来的另外一个效果是混凝土形变量的增大，形变量的增大会加剧混凝土自重收缩形变，进而形成不同幅度的形变增加[3]。

混凝土各种组成材料的影响。混凝土组成材料较多，包括水泥、碎石、砂等粗、细骨料、替代掺和材料及化学外加剂等。在这些组成材料中，水泥材料的影响较大，一般来说，混凝土裂缝产生的概率与水泥用量息息相关，用量越多，混凝土裂缝产生几率越大。大量工程证明，骨料含泥量过高或比例搭配不合理会导致水泥浆与骨料之间的融合度变差，会加大体积混凝土产生裂缝产生的概率。而替代掺和材料及化学外加剂对混凝土的影响主要表现在对混凝土性能的改变上，加入减水剂，能实现混凝土的水胶的变大，避免混凝土出现化学收缩。但不同工程存在一定的差异性，外加剂的应用需要结合工程具体情况，根据施工现场施工环境，因地制宜针对性的加入，才能最大限度发挥外加剂的效用。

2.2 其他原因

不按规范施工引起的混凝土裂缝。混凝土工程施工，尤其在夏季白天时候，其温度较高，导致混凝土在拌和过程中水分蒸发较快，混凝土的和易性降低，如不进行配合比的优化或出现不当的施工，如未能结合高温效应进行配合比优化设计，混凝土未达到设计强度就已经拆了模板，或者是模温度过高导致混凝土流动性差，未能持续养护等，这些不规范施工现象都会导致水分过快蒸发，引发干缩裂缝和自收缩裂缝现象大面积存在。

振捣方式不科学会影响大体积混凝土最终振捣效果。很多混凝土施工项目由于振捣方式不合理使得混凝土出现离析问题，导致混凝土表面的浮浆的水分流失严重，水分的缺失导致干缩裂缝产生，最终引发的后果是混凝土结构越来越薄弱，最终出现开裂[4]。

养护措施未能落实到位。完成混凝土浇筑后，需要进行及时科学的养护以避免混凝土结构表面在日晒下流失严重，从而出现水化热问题，引发混凝土内部空隙增大，导致干缩现场产生。容易受到外部环境和气候的影响。混凝土的施工过程是处于室外环境的，因而高温、大雨、下雪等外部环境和天气会直接影响到混凝土的施工质量。如在高温天气下，混凝土会在高温作用影响下，出现温度应力失控现象；在大雨环境下，混凝土的配合比会由于雨水而出现变化；在下雪环境天气下，由于温度过低，混凝土的凝固时间会延长，影响混凝土质量。混凝土是由水泥浆体跟粗细骨料拌和而成的复合型材料。从裂缝所处的位置以及性质来看，裂缝往往可以分成三类：贯穿裂缝、深层裂缝、表面裂缝三类，如图2。

图2 裂缝的分类

根据裂缝产生的机理，将裂缝分为以下三种：

（1）混凝土结构内部应力引起变形所产生的裂缝。

（2）混凝土内部的混凝土封闭性较大，聚集的热量得不到及时释放，而混凝土外表经过一系列的养护措施，其外表热量得到散发，从而控制温度上升。这样会出现内外温差过大，内部产生压应力，外部又产生拉应力，内外在双重应力的影响下，会导致混凝土出现形变，一旦形变量超过极限拉伸值时，会出现混凝土裂缝。

（3）混凝土完成浇筑后，在完成浇筑至配筋前这一段时间内，混凝土会出现抗拉能力差的特点。同时在温度应力的作用下会出现拉伸效应，一旦拉应力超过一定程度，就会产生贯穿裂缝，影响其功能。

3.混凝土裂缝的防治措施

3.1 混凝土原材料的控制

混凝土原材料的选择与控制是预防混凝土裂缝产生的重要手段。

（1）水泥的选择。优质的水泥可提高混凝土的强度和耐久性，从而减少混凝土裂缝的产生。建议选择标号高、活性好的水泥，并严格按照设计配合比使用。

（2）骨料的选择。骨料应具有较高的抗压强度和硬度，并经过筛分和洗涤处理，以保证混凝土的均匀性和致密性。

（3）控制水灰比例。水灰比例过高会使混凝土的强度降低，过低则会增加混凝土的收缩率和膨胀率，容易形成混凝土裂缝。因此，应根据设计要求控制水灰比例。

（4）减少添加剂的使用。尽量避免在混凝土中添加大量的化学添加剂和外加剂，因为这些添加剂可能会影响混凝土的物理和化学性能，导致混凝土的耐久性和稳定性下降。

（5）加强原材料管理。建立完善的原材料质量检测制度，对水泥、骨料等原材料进行质量检测，并及时处理不合格的原材料。同时，建立健全原材料采购、储存和配送管理制度，确保混凝土原材料供应充足且质量有保障[5]。

3.2 优化施工结构

（1）合理设置伸缩缝。在混凝土结构中合理设置伸缩缝，以缓解混凝土的热膨胀和收缩应力。如果未能设置伸缩缝或伸缩缝设置不当，混凝土可能会出现过度应力而产生裂缝。

（2）控制混凝土厚度。在混凝土结构设计中，尤其是在板、墙等大面积结构的设计中，应注意控制混凝土的厚度。过厚的混凝土会增加混凝土的内部温差，进而导致混凝土的收缩或膨胀过大而产生裂缝。

（3）控制施工环境温度。在混凝土浇筑后，应控制施工环境的温度和湿度，尤其是在低温天气下，采取加盖保温等措施使混凝土快速达到设计强度，避免出现温度裂缝。

（4）使用专用材料。采用专门用于混凝土构件的材料，如伸缩缝材料、防裂纤维等，可有效预防混凝土裂缝的产生。

（5）控制浇筑方式。在混凝土施工过程中，应注意控制浇筑方式，确保混凝土的均匀性和致密性。不当的浇筑方式可能会使混凝土存在过度的振动或挤压，从而产生混凝土裂缝。

（6）合理分布钢筋。在混凝土结构设计中，合理分布钢筋可有效防止裂缝的产生，特别是在大跨度混凝土梁、板、墙等结构中，要注意钢筋的布置和数量，以提高混凝土的强度和稳定性。

（7）采用预应力混凝土。预应力混凝土具有良好的抗拉强度和变形能力，可有效降低混凝土的收缩率和膨胀率，从而减少混凝土裂缝的发生。因此，在需要更高强度和更大跨度的混凝土结构中，采用预应力混凝土是一种比较理想的方案。

（8）注意混凝土养护。混凝土养护不当也可能导致混凝土裂缝的产生。因此，在混凝土浇筑后，要加强混凝土的养护管理，包括覆盖保温、湿润养护、控制拆模时间等，以确保混凝土的强度和密实性。

3.3 加强后期养护

加强后期养护对于预防混凝土裂缝产生具有重要意义。

（1）按规定进行养护。在混凝土浇筑后，应按照规定进行养护。一般来说，混凝土最好在浇筑24h 内进行拆模，然后控制环境温度和湿度，采取覆盖保温、喷水养护等措施，确保混凝土的充分硬化和强度发挥。

（2）逐步降低温度。在初期养护过程中，应控制混凝土的温度并逐步降低，以避免因温度变化而引起的混凝土收缩膨胀不均，从而导致混凝土裂缝的产生。

（3）增加养护时间。在养护工作中，养护时间也很关键。一般养护时间应根据混凝土的强度等级和环境条件来确定。如果养护时间过短，混凝土的强度可能没有充分发挥，容易出现裂缝。

（4）采取保湿措施。在混凝土的早期养护中，保湿措施十分重要。通过喷水、覆盖塑料薄膜等方式，可有效保持混凝土的湿度，并促进混凝土的强度发挥。

（5）防止机械损伤。在混凝土结构成型后进行后续施工过程中，应注意防止对混凝土的机械损伤，如碰撞、割切等操作都可能导致混凝土的开裂和破坏。

（6）避免温度变化过大。在混凝土结构的初期养护中，应避免温度变化过大。如果施工环境存在温度波动较大的气候，可采取覆盖保温、喷水养护等方式逐步控制混凝土的温度。

（7）定期检查养护情况。在混凝土结构养护过程中，还要定期检查养护情况。如果发现养护不当或已经出现裂缝，应及时采取补救措施，以避免混凝土结构的损坏和安全隐患。

（8）合理安排使用时间。在混凝土结构完全硬化之前，应合理安排使用时间，特别是起重机等对混凝土结构有较大振动影响的设备，在混凝土尚未充分硬化之前，应暂时停止使用[6]。

4.混凝土裂缝的治理方法

4.1 填充剂注入

填充剂注入是一种常用的混凝土裂缝治理方法。该方法通过注入特定的填充材料来填补混凝土裂缝，以修复和加固结构，防止裂缝进一步扩展和损害混凝土构件。首先，对裂缝进行清理，去除松散的混凝土碎屑、尘土和油污，以确保填充剂能够充分附着在裂缝表面。接着，根据裂缝的类型、宽度和深度，选择合适的填充剂材料。常用的填充剂包括聚氨酯、环氧树脂、聚合物修补胶等，填充剂应具有良好的流动性和粘结性能，以便充分填充裂缝。将填充剂注入裂缝，通常可使用注射器或泵浦来实施注入过程。从裂缝的一端开始注入，直到填充剂充满整个裂缝，确保填充剂均匀分布和充实[7]。注入填充剂后，在规定时间内根据需要对填充剂进行调整和平整，以使裂缝表面与周围的混凝土结构保持一致。最后，根据填充剂的要求进行适当的养护，以确保填充剂充分固化和强化，养护时间和方法可能因所使用的填充剂而有所不同。填充剂注入方法能够有效填补混凝土裂缝，增强结构的连续性和抗裂能力。然而，对于严重结构裂缝或裂缝起因存在较大疑问的情况，应咨询专业工程师或结构师，以评估裂缝的性质并确定最适合的治理方法。

4.2 植筋加固

植筋加固是通过在裂缝处埋设钢筋或碳纤维片等材料，以增加混凝土结构的承载能力和抗裂性能。首先，对裂缝周围区域进行清理，去除松散的混凝土碎屑、尘土和油污，确保植筋材料能够充分附着在混凝土表面。接着，在裂缝处进行预处理，如切割V 型槽或开槽，以增加植筋材料与混凝土之间的粘结强度。然后，根据裂缝的类型、宽度和结构要求，选择合适的植筋材料，常见的包括钢筋、碳纤维片等，植筋材料应具有足够的强度和粘结性能。将选定的植筋材料嵌入裂缝中，并将两侧附着在健康的混凝土结构上。对于钢筋，可以使用螺纹套筒或埋入混凝土，对于碳纤维片等材料，可以使用特定的粘合剂进行固定。最后，对植筋加固部位进行适当的养护，使植筋材料充分固化和粘结。在必要时，修整植筋部位，使其与周围的混凝土表面平整。植筋加固方法能够有效增强裂缝处混凝土结构的连续性和抗裂能力，以减少裂缝的扩展和进一步损害[8]。

4.3 胶粘剂修补

胶粘剂修补也是一种常用的混凝土裂缝治理方法，通过使用胶粘剂材料，如聚合物修复胶、修复膏等，填充和修补裂缝表面，以恢复结构的强度和外观。首先，对裂缝周围区域进行清理，去除松散的混凝土碎屑、尘土和油污，确保胶粘剂能够充分附着在裂缝表面。接着，根据裂缝的类型、宽度和要求，选择合适的胶粘剂材料，常见的胶粘剂包括聚合物修复胶、硬化树脂等。胶粘剂应具有良好的流动性、粘结性能和耐久性。然后，将选择的胶粘剂填充到裂缝中，可以使用填充刀或注射器等工具，确保胶粘剂充满裂缝，并将表面平整[9]。在填补和修补胶粘剂之后，根据需要进行平整和修整，使裂缝表面与周围的混凝土结构保持一致。最后，根据胶粘剂的要求，进行适当的养护，以确保胶粘剂充分固化和强化。养护时间和方法可能因所使用的胶粘剂而有所不同。胶粘剂修补方法可以有效地填补混凝土裂缝，恢复结构的强度和外观。

结语：

总之，建筑工程施工过程中，混凝土裂缝问题不容忽视，混凝土裂缝种类多样，导致裂缝出现的原因也各不相同，因此建筑施工人员要科学分析裂缝的类型和出现原因，提高对混凝土试验工作的重视程度，采取科学的施工工艺流程和施工方法，并针对后期出现的裂缝问题采取有效的加固技术来防止裂缝的发展，在整体上提升混凝土施工质量，保证建筑工程项目施工的安全性和稳定性。