摘要：隨著科技的快速發(fā)展，裝配式建筑以高效、環(huán)保的特性，逐漸成為現(xiàn)代建筑行業(yè)的主流趨勢(shì)。但是，這種新型建筑方式在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)常出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性構(gòu)成威脅。因此，深入探討裝配式建筑混凝土裂縫的危害，并提出相應(yīng)的防治策略，以期為行業(yè)提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;混凝土裂縫;裂縫預(yù)防對(duì)策1裝配式建筑混凝土裂縫的形成機(jī)理及類型1.1形成機(jī)理

在裝配式建筑中，混凝土裂縫主要源于預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)和安裝過(guò)程中出現(xiàn)的應(yīng)力變化和接縫處理不當(dāng)。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中受到額外的荷載時(shí)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力分布不均，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土之間的連接部位，由于收縮和膨脹系數(shù)存在差異，也容易出現(xiàn)裂縫。

1.2常見(jiàn)裝配式建筑混凝土裂縫類型

1.2.1平行裂縫

平行裂縫是指沿著受力鋼筋方向出現(xiàn)的裂縫，與鋼筋的布置方向保持平行。平行裂縫在構(gòu)件的澆筑面、墻板預(yù)埋管線部位以及樓板底面與墻板模具間這3個(gè)位置較為常見(jiàn)［1］。

1.2.2斜裂縫

斜裂縫的出現(xiàn)可以分為兩種情況：一是在預(yù)制梁安裝后，位置靠近支座，且遠(yuǎn)離跨中，斜角隨著距離跨中的增加而增大。由其荷載分布不均，或者梁與支座的連接處應(yīng)力集中導(dǎo)致的。當(dāng)荷載超過(guò)梁的承載能力時(shí)，梁體將產(chǎn)生剪切應(yīng)力，從而形成斜向的裂縫。二是出現(xiàn)在板式構(gòu)件的邊角處，以及門式鋼架梁柱的轉(zhuǎn)角點(diǎn)。這些部位應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，受到彎矩、剪力和扭矩的共同作用，容易產(chǎn)生剪切破壞，形成斜裂縫［2］。

1.2.3龜裂

龜裂是由于混凝土內(nèi)部的干縮、溫度變化或材料不均勻性引起，表現(xiàn)為細(xì)小、密集的網(wǎng)狀裂縫，出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部。混凝土表面的龜裂寬度可能小于0.1 mm，雖然單條裂縫的寬度較小，但大量裂縫的出現(xiàn)會(huì)顯著降低結(jié)構(gòu)的耐久性和防水性能。

1.2.4豎向裂縫

豎向裂縫是一種較為嚴(yán)重的混凝土裂縫，出現(xiàn)在墻體、柱子或樓板中，通常是在混凝土澆筑和硬化過(guò)程中，內(nèi)部水分蒸發(fā)和硬化收縮，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，這些應(yīng)力無(wú)法通過(guò)結(jié)構(gòu)自身得到有效釋放，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生裂縫以釋放積聚的能量?；蛘弋?dāng)外部環(huán)境溫度與混凝土內(nèi)部溫度產(chǎn)生較大差異時(shí)，因熱脹冷縮的物理特性，混凝土?xí)a(chǎn)生膨脹或收縮。如果這種變形受到約束，就會(huì)導(dǎo)致豎向裂縫的產(chǎn)生。其次如果建筑物的基礎(chǔ)在荷載作用下發(fā)生不均勻的沉降，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上部的應(yīng)力分布發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

2混凝土裂縫的危害

2.1結(jié)構(gòu)安全性的威脅

混凝土裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成的威脅不容忽視?；炷亮芽p為水分和氧氣提供了通道，會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，當(dāng)混凝土保護(hù)層的裂縫寬度超過(guò)0.1 mm時(shí)，鋼筋銹蝕的速度會(huì)顯著增加，結(jié)構(gòu)的剛度和整體性也會(huì)因裂縫而降低，甚至引發(fā)突發(fā)性的結(jié)構(gòu)失效。在地震頻發(fā)地區(qū)，裂縫會(huì)削弱建筑抵抗地震的能力，如1995年日本神戶大地震中，部分建筑因裂縫擴(kuò)展導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞加劇［3］。

2.2使用性能的降低

混凝土裂縫的出現(xiàn)會(huì)顯著降低裝配式建筑的使用性能。混凝土裂縫會(huì)導(dǎo)致水分、化學(xué)物質(zhì)和其他環(huán)境因素滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，加速鋼筋銹蝕，從而影響結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。寬度僅為0.3 mm的裂縫就能使雨水滲透，長(zhǎng)期下來(lái)就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋的腐蝕率提高30%以上。并且，混凝土裂縫還會(huì)影響建筑的氣密性，降低保溫隔熱效果，增加建筑的能耗，使空調(diào)和供暖系統(tǒng)的運(yùn)行成本因此增加10%～20%。在住宅或辦公環(huán)境中，混凝土裂縫會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)舒適度下降，影響居住者或使用者的體驗(yàn)，甚至對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，降低建筑的總體價(jià)值和使用壽命。

2.3環(huán)境影響與耐久性問(wèn)題

混凝土裂縫的出現(xiàn)對(duì)環(huán)境影響與建筑耐久性構(gòu)成了嚴(yán)重挑戰(zhàn)?；炷亮芽p如不及時(shí)處理，可能將原本設(shè)計(jì)壽命為50年的建筑降低至30年甚至更短。特別是在海洋性氣候或工業(yè)污染嚴(yán)重的地區(qū)，環(huán)境中的氯離子和酸雨通過(guò)裂縫侵入混凝土，會(huì)加速鋼筋銹蝕，降低結(jié)構(gòu)的承載力。

2.4維護(hù)成本的增加

混凝土裂縫的出現(xiàn)會(huì)顯著增加裝配式建筑的維護(hù)成本。由于裂縫導(dǎo)致的鋼筋腐蝕，維修和更換鋼筋的成本會(huì)占到建筑生命周期成本的10%～20%。并且，裂縫引發(fā)的結(jié)構(gòu)性能下降，需要更加頻繁的結(jié)構(gòu)檢查和維修。這些額外的維護(hù)工作既消耗資金，也消耗資源和時(shí)間。

3裂縫產(chǎn)生的主要原因

3.1設(shè)計(jì)因素分析

裝配式建筑設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。一方面，接縫設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)在接縫處產(chǎn)生過(guò)大的剪切或拉伸應(yīng)力，裂縫直接發(fā)生概率達(dá)到30%以上。另一方面，預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中產(chǎn)生裂縫。

3.2施工過(guò)程中的影響

裝配式建筑中施工過(guò)程對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生有著顯著影響，主要有以下方面：不當(dāng)?shù)臐仓宛B(yǎng)護(hù)方法會(huì)導(dǎo)致混凝土早期開(kāi)裂;施工期間溫度控制不當(dāng)，混凝土在硬化過(guò)程中釋放的熱量無(wú)法有效散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力積累，形成裂縫;施工進(jìn)度過(guò)快，導(dǎo)致混凝土在未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)就受到荷載，加速裂縫的產(chǎn)生。

3.3材料質(zhì)量與環(huán)境條件

在裝配式建筑施工中，材料質(zhì)量和環(huán)境條件是導(dǎo)致混凝土裂縫的兩大誘因。一方面，材料質(zhì)量直接影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性，如果骨料的含泥量過(guò)高，就會(huì)使混凝土的抗拉強(qiáng)度下降，更容易產(chǎn)生裂縫。加上混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理，水泥用量過(guò)多或水灰比過(guò)大，也會(huì)加劇裂縫的形成。另一方面，在極端溫度下施工或使用，混凝土的熱脹冷縮效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力增大，產(chǎn)生裂縫。并且，長(zhǎng)期的濕度變化和凍融循環(huán)，也會(huì)降低混凝土的抗裂性能［4］。

3.4長(zhǎng)期荷載與結(jié)構(gòu)變形

在實(shí)際工程中，建筑物會(huì)受到如風(fēng)荷載、地震荷載、自重等長(zhǎng)期作用力，這些荷載隨著時(shí)間的推移，引起結(jié)構(gòu)的微小變形。如果荷載超過(guò)混凝土材料承載能力的10%，即使微小的變形也足以引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。此外，在預(yù)制構(gòu)件的裝配過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力的損失，將導(dǎo)致構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計(jì)值產(chǎn)生偏差，從而引發(fā)裂縫。

4預(yù)防混凝土裂縫的對(duì)策

4.1優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工方案

優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工方案是預(yù)防混凝土裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。因此，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的受力特性，合理設(shè)置伸縮縫和沉降縫，以減少因溫度變化和地基沉降引起的裂縫。采用有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬，可更精確地預(yù)測(cè)潛在的應(yīng)力集中區(qū)域，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。并且，可以參考“少即是多”原則，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少不必要的復(fù)雜性，降低裂縫產(chǎn)生的可能性［5］。在施工過(guò)程中，需嚴(yán)格遵循施工規(guī)范和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，明確混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)條件，保證其早期和后期強(qiáng)度發(fā)展均勻?？刂茲仓俣?，切勿過(guò)快而導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡和應(yīng)力。合理安排施工順序，避免在混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)就施加過(guò)大的荷載。此外，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)設(shè)拉應(yīng)力，抵消一部分使用荷載引起的拉應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生。最后，施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)與調(diào)整同樣重要?？梢岳矛F(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)，如應(yīng)變傳感器和無(wú)人機(jī)巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)和變形。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即采取補(bǔ)救措施，防止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。

4.2提高材料與施工質(zhì)量控制

在裝配式建筑混凝土裂縫的防治中，提高材料與施工質(zhì)量控制是重中之重。在材料方面，采用高性能混凝土，其早期和后期強(qiáng)度更高，收縮和徐變性能更優(yōu)，可以有效減少因材料性能不佳導(dǎo)致的裂縫。同時(shí)，嚴(yán)格控制鋼筋的屈服強(qiáng)度和表面質(zhì)量，避免因鋼筋問(wèn)題引發(fā)的結(jié)構(gòu)裂縫。在施工過(guò)程中，精確配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)工程實(shí)際和環(huán)境條件，確?；炷恋暮鸵仔院凸ぷ餍?。合理控制澆筑與振搗工藝，澆筑過(guò)程中，避免產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中，防止因施工操作不當(dāng)造成裂縫?；炷翝仓?，應(yīng)保持適宜的濕度和溫度，促進(jìn)混凝土的正常硬化，減少因養(yǎng)護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫。此外，引入先進(jìn)的質(zhì)量控制工具和技術(shù)，采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，提前預(yù)測(cè)和調(diào)整可能產(chǎn)生裂縫的施工步驟，利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土的溫度和應(yīng)力變化，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫隱患。

4.3加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)與調(diào)整

加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)與調(diào)整涉及對(duì)施工工藝的精細(xì)把控，以及對(duì)環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)控。例如，設(shè)置應(yīng)力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土在澆筑、硬化和服役過(guò)程中的應(yīng)力變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整可能引發(fā)裂縫的因素;采用BIM技術(shù)模擬施工過(guò)程，預(yù)測(cè)潛在的裂縫風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，提前進(jìn)行工藝優(yōu)化或調(diào)整施工順序。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，保證每一環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)執(zhí)行，可有效防止混凝土裂縫的出現(xiàn)，保障裝配式建筑的長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全。

4.4裂縫預(yù)防的維護(hù)管理

裂縫預(yù)防的維護(hù)管理是確保裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)安全和耐久性的重要環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)定期進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查、早期裂縫識(shí)別以及修復(fù)。

4.4.1視覺(jué)檢查與初步評(píng)估

視覺(jué)檢查與初步評(píng)估是第一道防線，專業(yè)人員通過(guò)肉眼觀察，可以識(shí)別出混凝土表面的不規(guī)則形狀、顏色變化以及裂縫的寬度和長(zhǎng)度。比如平行裂縫細(xì)長(zhǎng)且均勻的線狀，斜裂縫呈現(xiàn)出不規(guī)則的鋸齒狀。評(píng)估可以參考國(guó)際上廣泛采用的裂縫寬度分類標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）的標(biāo)準(zhǔn)，將裂縫分為觀察級(jí)、關(guān)注級(jí)和警告級(jí)等。寬度小于0.2 mm的裂縫通常被視為觀察級(jí)，對(duì)美觀有影響，但對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響較小。寬度超過(guò)0.5 mm的裂縫劃分為警告級(jí)，需采取針對(duì)性的修復(fù)措施。

4.4.2非破壞性檢測(cè)技術(shù)

非破壞性檢測(cè)技術(shù)是指在不破壞構(gòu)件的基礎(chǔ)上進(jìn)行裂縫檢測(cè)。一是超聲波檢測(cè)技術(shù)，可用來(lái)檢測(cè)混凝土內(nèi)部的裂縫和孔洞，通過(guò)分析超聲波在混凝土中傳播的速度和波形變化，可以精確判斷裂縫的深度和寬度，而不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成額外損傷。二是電阻率法，混凝土裂縫會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部電阻率發(fā)生變化，測(cè)量這一變化，可以評(píng)估裂縫的嚴(yán)重程度。三是聲發(fā)射技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的微小應(yīng)變和裂縫擴(kuò)展情況。當(dāng)混凝土內(nèi)部由于應(yīng)力變化產(chǎn)生微裂紋時(shí)，會(huì)釋放出聲波信號(hào)，通過(guò)安裝在結(jié)構(gòu)表面的傳感器收集這些信號(hào)，可以分析出裂縫的動(dòng)態(tài)發(fā)展情況。

5結(jié)論

裝配式建筑混凝土裂縫防治關(guān)鍵點(diǎn)主要集中在混凝土配合比的優(yōu)化、施工工藝的控制、構(gòu)件養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)化以及預(yù)制件質(zhì)量的提升。隨著建筑行業(yè)對(duì)綠色、高效和可持續(xù)發(fā)展要求的提高，對(duì)裝配式建筑混凝土構(gòu)件裂縫預(yù)防與管理更為重要。因此，我們要以更科學(xué)、更精細(xì)的方式預(yù)防和管理混凝土裂縫，推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“1+XBIM實(shí)訓(xùn)室建設(shè)項(xiàng)目”（220700641270224）

作者簡(jiǎn)介：馬榮，女，山西榆次人，講師，研究生，工程管理。