羅永新

（湖南省第六工程有限公司，湖南 長沙 410015）

在建筑施工技術和材料日新月異的今天，混凝土由于工藝簡單且具有良好的機械性能和耐久性，依然是應用最為廣泛的施工材料，是絕大部分建筑工程基礎和結構施工的最佳選擇。但是即便在目前的施工和質(zhì)量監(jiān)測水平下，還是難以完全避免混凝土施工裂縫的產(chǎn)生。而基于保障建筑主體結構的承載力與耐久性，掌握各類裂縫的成因并在施工過程中進行及時的治理十分關鍵。

1 混凝土裂縫的主要形態(tài)及其發(fā)生規(guī)律

現(xiàn)澆混凝土結構當中含有一定比例的水分，其中有一部分是作為膠體材料的水泥完成固化反應必須要消耗的水分，而另一部分則是為了滿足混凝土的施工工藝要求和補充因蒸發(fā)作用散失的水分，即使其達到一定的和易性與坍落度指標，讓預拌混凝土能夠被設備順利泵送至模板當中并均勻分布，并且在接下來的養(yǎng)護過程中，有足夠的水分完成物理化學反應。當澆筑完成之后，隨著混凝土強度不斷提升，這部分不參與混凝土固化反應的水會而沿澆筑形成的細微孔隙逐漸散失。而這一過程中會因水灰比、內(nèi)外部溫差、降溫速度、混凝土結構的特點以及外部濕度的不同，產(chǎn)生動態(tài)變化的內(nèi)部應力，當應力超出混凝土的強度時，便會導致澆筑形成的微小孔隙擴大成明顯裂縫。因此通過分析裂縫的形態(tài)、分布，可以找到其形成的原因并加以控制。

1.1 混凝土構件表面的細微裂縫

混凝土表面在施工后出現(xiàn)細微裂紋比較普遍，大多呈龜裂狀且處于墻面等表面積與厚度比偏大部位。這類裂紋的出現(xiàn)主要是混凝土表面水分過快散失，而混凝土表面尚未達到足夠的抗拉強度，從而在收縮應力作用下形成細密的裂紋。如果深究其成因，則與混凝土的用水量、施工現(xiàn)場的溫濕度、施工技術應用以及養(yǎng)護措施都有一定的關系，即任何一環(huán)控制的不夠精確都有可能造成表面水分散失過快。首先混凝土用水量偏大則會引發(fā)養(yǎng)護初期的表面嚴重泌水，使得表層混凝土當中的骨料下沉并影響表面強度，此時表面水分散失也會相對過快，從而極易出現(xiàn)裂紋。其次施工現(xiàn)場如果處于高溫或濕度偏小而同時養(yǎng)護措施不當，則必然導致混凝土表面迅速失水干縮。

1.2 溫度應力引發(fā)的混凝土開裂

混凝土在達到足夠的強度之前對溫度變化比較敏感，無論是外界溫度還是結構自身的內(nèi)外溫差，都會導致不同層面之間承受溫度應力，而當其超過混凝土自身的韌性時就會發(fā)生塑性收縮并產(chǎn)生裂縫，這類裂縫通常出現(xiàn)在大體積混凝土的內(nèi)部[1]。因此在建筑工程混凝土施工中，需要從施工工藝和混凝土配方設計方面，進行十分嚴謹?shù)挠嬎?、分析和實驗，為施工過程中控制混凝土內(nèi)外溫差、合理選擇澆筑溫度和實施溫度應力監(jiān)測等制定詳盡的計劃，才能夠避免出現(xiàn)這類嚴重的質(zhì)量缺陷。

1.3 在外部荷載最用下發(fā)生的結構裂縫

建筑工程的混凝土施工要求有一定的連續(xù)性，因此澆筑完成的部分在尚未達到理想強度時，便需要承受后續(xù)施工帶來的荷載，在機械振動、施工材料等的重力以及施工作用力的沖擊下，容易在應力較為集中的薄弱部位形成結構裂縫。

1.4 基礎及結構不均勻沉降導致的裂縫

建筑工程的施工從基礎開挖到主體結構混凝土澆筑完畢周期較長，時常需要跨越一年四季，因此環(huán)境溫濕度以及風力等的變化十分明顯，如果不能根據(jù)實際氣象條件適時調(diào)整施工工藝，或者前期對工程地質(zhì)和水文條件勘查不夠深入，就會導致建筑的基礎或現(xiàn)澆結構出現(xiàn)不均勻沉降。而當沉降導致的變形超過設計的結構伸縮量，就會在應力集中部位出現(xiàn)嚴重的裂紋。而這類裂紋一旦出現(xiàn)是最難以控制和修復的，需要經(jīng)過專業(yè)的安全性評估才能確定能否繼續(xù)施工。

2 影響混凝土裂縫形成的主要因素分析及其控制策略

雖然不同類型混凝土裂縫的主要成因有所區(qū)別，但是其各自的影響因素之間又存在十分復雜的聯(lián)系，例如混凝土的水灰比與溫度應力以及養(yǎng)護措施之間，不僅各自對某類裂紋的形成有主要作用，這幾個因素自身還相互影響。所以在混凝土施工當中必須找到其中的控制要點，才能夠對所有因素采取最佳的控制策略，盡量降低裂紋產(chǎn)生的概率。

2.1 建筑工程結構和施工工藝設計的合理性

結構設計的合理性是確保建筑主體和基礎各個部分受力均勻、能夠有效傳遞荷載以及達到強度等參數(shù)要求的基礎，因此也是避免發(fā)生基礎不均勻沉降、應力集中以及混凝土抗拉強度不足等問題的關鍵[2]。所以為了防止出現(xiàn)塑性收縮、沉降以及結構性裂縫，首先需要對結構設計進行優(yōu)化，在進行充分的現(xiàn)場勘查、受力分析和結構參數(shù)計算的基礎上，設計和完善施工圖。其次需要根據(jù)結構特點和強度等技術參數(shù)合理的確定混凝土施工工藝，對大體積混凝土的水灰比、骨料級配以及澆筑工藝流程進行細致規(guī)劃，以便有效控制混凝土內(nèi)外溫差、固化過程中的溫降速度以及保證澆筑過程有序進行。

2.2 施工環(huán)境因素

環(huán)境因素對混凝土裂縫的形成具有最復雜、也最難控制的影響力，因此建筑工程混凝土施工能否取得理想的質(zhì)量，往往取決于是否能夠對環(huán)境因素進行充分的評估，設計出混凝土施工各個環(huán)節(jié)的有效應對措施。首先應根據(jù)氣象條件安排混凝土澆筑施工的時間，避開風力過大和溫度極高極低等天氣，避免混凝土因水分過度蒸發(fā)或承受過高溫度應力而產(chǎn)生裂縫[3]。其次對基礎等大體積以及結構長度、表面積和體積比偏大的混凝土結構，要經(jīng)過嚴謹?shù)姆治稣撟C設計各項工藝參數(shù)和澆筑流程，從而為澆筑過程提供詳細的技術指導，避免因施工技術問題導致溫度和收縮裂縫等缺陷。

2.3 施工過程中的管理因素及其優(yōu)化措施

建筑工程的混凝土澆筑需要保持合理的節(jié)奏，在多個環(huán)節(jié)需要精確控制時間、幾何與位置精度等工藝參數(shù)以及施工作業(yè)的規(guī)范性等，才能保證按照設計方案形成對施工質(zhì)量的嚴密監(jiān)控。因此做好現(xiàn)場管理對于控制混凝土裂縫的形成也非常關鍵，首先應根據(jù)具體施工環(huán)境、氣象條件以及設計要求，做好預拌混凝土質(zhì)量的管理，按照實測的砂石料含水率和含泥量等控制用水量。其次混凝土的配比在經(jīng)過實驗確定之后需要嚴加控制，澆筑后采用二次振搗避免混凝土質(zhì)地不均勻，并且及時對表面進行人工抹面處理。最后要對拆模和養(yǎng)護時間進行合理安排，根據(jù)檢測到的混凝土強度等參數(shù)進行靈活調(diào)整，從而降低發(fā)生裂縫的概率。

2.4 混凝土配比與預拌材料的選擇和控制

建筑工程施工中的混凝土配比選擇和控制受到非常多因素的影響，在設計階段根據(jù)結構強度等要求初步計算之后，還需要根據(jù)試拌檢驗結果進行調(diào)整，才能夠確認具體的用水量、摻和料以及外加劑種類等。而且當工程持續(xù)時間跨度大、骨料和砂石品質(zhì)不穩(wěn)定時，還需要根據(jù)實際情況重新進行調(diào)整[4]。因此要想減少混凝土裂縫這一質(zhì)量缺陷，需要在原料選擇環(huán)節(jié)盡量保證其品質(zhì)的穩(wěn)定性，并且在確定每一批砂石、骨料的粒徑和級配、含水率以及含泥量等參數(shù)之后使用。最后要根據(jù)現(xiàn)場溫度狀況合理控制預拌混凝土的溫度，以便有效控制混凝土澆筑后的溫度應力。

2.5 結合施工現(xiàn)場環(huán)境與現(xiàn)澆構件特點設計養(yǎng)護計劃

養(yǎng)護過程的關鍵在于為混凝土的物化反應提供最佳條件，使其內(nèi)部發(fā)生勻速的反應并減小內(nèi)部應力的影響，才能有效避免出現(xiàn)孔隙及裂縫等內(nèi)外部缺陷。而對于結構形式和體量不同的混凝土構件，在這一過程中需要根據(jù)環(huán)境狀況設計不同的養(yǎng)護和監(jiān)測措施，才能夠有效控制其反應過程和防止出現(xiàn)裂縫。首先在常規(guī)的保濕等防護措施之外，應注意對混凝土內(nèi)外溫差、內(nèi)部降溫速度以及強度進行定期檢測和記錄，觀察表面或復雜結構部位是否出現(xiàn)細微裂紋，從而由工程技術人員決定是否需要調(diào)整養(yǎng)護措施或進行處理[5]。其次大體積混凝土養(yǎng)護時可根據(jù)需要在內(nèi)部布置的散熱水管中充水，達到控制溫度和降溫速度的目的。

3 對已形成的裂縫進行評估和設計修復方案

雖然經(jīng)過理論分析能夠找到所有混凝土裂縫的成因并加以控制，但是依然無法百分百的沒有裂縫問題。因此在建筑工程施工中，也需要做好應對這一缺陷的準備。在由專業(yè)技術人員對其進行科學評估后，決定采用何種手段修復，確保建筑工程的質(zhì)量不受影響[6]。具體的修復方法首先是對淺表裂紋，可以使用水泥漿等材料進行簡單的涂抹，而對于有嚴格防水要求的部分，需要使用防水材料進行修復。其次當裂紋相對明顯且較深時，可以利用專用設備將水泥漿等膠體材料注入裂縫，從而重新形成一個牢固的整體結構。此外對于較寬裂縫，一般可以直接進行填充和加固處理。

4 結語

混凝土裂縫的形成機理實際上非常復雜，裂縫的顯現(xiàn)時間涵蓋了澆筑初期到養(yǎng)護尾聲階段，因此在對結構設計、施工工藝進行優(yōu)化并嚴格執(zhí)行各項控制措施的基礎上，還需要通過持續(xù)的觀察和檢測，及時發(fā)現(xiàn)裂縫出現(xiàn)的跡象并采取相應措施調(diào)整工藝參數(shù)或進行修復，避免裂紋發(fā)展成為危害結構安全和耐久性的嚴重質(zhì)量問題。