浅析建筑工程施工中混凝土裂缝的成因与治理

罗永新

（湖南省第六工程有限公司，湖南 长沙 410015）

在建筑施工技术和材料日新月异的今天，混凝土由于工艺简单且具有良好的机械性能和耐久性，依然是应用最为广泛的施工材料，是绝大部分建筑工程基础和结构施工的最佳选择。但是即便在目前的施工和质量监测水平下，还是难以完全避免混凝土施工裂缝的产生。而基于保障建筑主体结构的承载力与耐久性，掌握各类裂缝的成因并在施工过程中进行及时的治理十分关键。

1 混凝土裂缝的主要形态及其发生规律

现浇混凝土结构当中含有一定比例的水分，其中有一部分是作为胶体材料的水泥完成固化反应必须要消耗的水分，而另一部分则是为了满足混凝土的施工工艺要求和补充因蒸发作用散失的水分，即使其达到一定的和易性与坍落度指标，让预拌混凝土能够被设备顺利泵送至模板当中并均匀分布，并且在接下来的养护过程中，有足够的水分完成物理化学反应。当浇筑完成之后，随着混凝土强度不断提升，这部分不参与混凝土固化反应的水会而沿浇筑形成的细微孔隙逐渐散失。而这一过程中会因水灰比、内外部温差、降温速度、混凝土结构的特点以及外部湿度的不同，产生动态变化的内部应力，当应力超出混凝土的强度时，便会导致浇筑形成的微小孔隙扩大成明显裂缝。因此通过分析裂缝的形态、分布，可以找到其形成的原因并加以控制。

1.1 混凝土构件表面的细微裂缝

混凝土表面在施工后出现细微裂纹比较普遍，大多呈龟裂状且处于墙面等表面积与厚度比偏大部位。这类裂纹的出现主要是混凝土表面水分过快散失，而混凝土表面尚未达到足够的抗拉强度，从而在收缩应力作用下形成细密的裂纹。如果深究其成因，则与混凝土的用水量、施工现场的温湿度、施工技术应用以及养护措施都有一定的关系，即任何一环控制的不够精确都有可能造成表面水分散失过快。首先混凝土用水量偏大则会引发养护初期的表面严重泌水，使得表层混凝土当中的骨料下沉并影响表面强度，此时表面水分散失也会相对过快，从而极易出现裂纹。其次施工现场如果处于高温或湿度偏小而同时养护措施不当，则必然导致混凝土表面迅速失水干缩。

1.2 温度应力引发的混凝土开裂

混凝土在达到足够的强度之前对温度变化比较敏感，无论是外界温度还是结构自身的内外温差，都会导致不同层面之间承受温度应力，而当其超过混凝土自身的韧性时就会发生塑性收缩并产生裂缝，这类裂缝通常出现在大体积混凝土的内部[1]。因此在建筑工程混凝土施工中，需要从施工工艺和混凝土配方设计方面，进行十分严谨的计算、分析和实验，为施工过程中控制混凝土内外温差、合理选择浇筑温度和实施温度应力监测等制定详尽的计划，才能够避免出现这类严重的质量缺陷。

1.3 在外部荷载最用下发生的结构裂缝

建筑工程的混凝土施工要求有一定的连续性，因此浇筑完成的部分在尚未达到理想强度时，便需要承受后续施工带来的荷载，在机械振动、施工材料等的重力以及施工作用力的冲击下，容易在应力较为集中的薄弱部位形成结构裂缝。

1.4 基础及结构不均匀沉降导致的裂缝

建筑工程的施工从基础开挖到主体结构混凝土浇筑完毕周期较长，时常需要跨越一年四季，因此环境温湿度以及风力等的变化十分明显，如果不能根据实际气象条件适时调整施工工艺，或者前期对工程地质和水文条件勘查不够深入，就会导致建筑的基础或现浇结构出现不均匀沉降。而当沉降导致的变形超过设计的结构伸缩量，就会在应力集中部位出现严重的裂纹。而这类裂纹一旦出现是最难以控制和修复的，需要经过专业的安全性评估才能确定能否继续施工。

2 影响混凝土裂缝形成的主要因素分析及其控制策略

虽然不同类型混凝土裂缝的主要成因有所区别，但是其各自的影响因素之间又存在十分复杂的联系，例如混凝土的水灰比与温度应力以及养护措施之间，不仅各自对某类裂纹的形成有主要作用，这几个因素自身还相互影响。所以在混凝土施工当中必须找到其中的控制要点，才能够对所有因素采取最佳的控制策略，尽量降低裂纹产生的概率。

2.1 建筑工程结构和施工工艺设计的合理性

结构设计的合理性是确保建筑主体和基础各个部分受力均匀、能够有效传递荷载以及达到强度等参数要求的基础，因此也是避免发生基础不均匀沉降、应力集中以及混凝土抗拉强度不足等问题的关键[2]。所以为了防止出现塑性收缩、沉降以及结构性裂缝，首先需要对结构设计进行优化，在进行充分的现场勘查、受力分析和结构参数计算的基础上，设计和完善施工图。其次需要根据结构特点和强度等技术参数合理的确定混凝土施工工艺，对大体积混凝土的水灰比、骨料级配以及浇筑工艺流程进行细致规划，以便有效控制混凝土内外温差、固化过程中的温降速度以及保证浇筑过程有序进行。

2.2 施工环境因素

环境因素对混凝土裂缝的形成具有最复杂、也最难控制的影响力，因此建筑工程混凝土施工能否取得理想的质量，往往取决于是否能够对环境因素进行充分的评估，设计出混凝土施工各个环节的有效应对措施。首先应根据气象条件安排混凝土浇筑施工的时间，避开风力过大和温度极高极低等天气，避免混凝土因水分过度蒸发或承受过高温度应力而产生裂缝[3]。其次对基础等大体积以及结构长度、表面积和体积比偏大的混凝土结构，要经过严谨的分析论证设计各项工艺参数和浇筑流程，从而为浇筑过程提供详细的技术指导，避免因施工技术问题导致温度和收缩裂缝等缺陷。

2.3 施工过程中的管理因素及其优化措施

建筑工程的混凝土浇筑需要保持合理的节奏，在多个环节需要精确控制时间、几何与位置精度等工艺参数以及施工作业的规范性等，才能保证按照设计方案形成对施工质量的严密监控。因此做好现场管理对于控制混凝土裂缝的形成也非常关键，首先应根据具体施工环境、气象条件以及设计要求，做好预拌混凝土质量的管理，按照实测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经过实验确定之后需要严加控制，浇筑后采用二次振捣避免混凝土质地不均匀，并且及时对表面进行人工抹面处理。最后要对拆模和养护时间进行合理安排，根据检测到的混凝土强度等参数进行灵活调整，从而降低发生裂缝的概率。

2.4 混凝土配比与预拌材料的选择和控制

建筑工程施工中的混凝土配比选择和控制受到非常多因素的影响，在设计阶段根据结构强度等要求初步计算之后，还需要根据试拌检验结果进行调整，才能够确认具体的用水量、掺和料以及外加剂种类等。而且当工程持续时间跨度大、骨料和砂石品质不稳定时，还需要根据实际情况重新进行调整[4]。因此要想减少混凝土裂缝这一质量缺陷，需要在原料选择环节尽量保证其品质的稳定性，并且在确定每一批砂石、骨料的粒径和级配、含水率以及含泥量等参数之后使用。最后要根据现场温度状况合理控制预拌混凝土的温度，以便有效控制混凝土浇筑后的温度应力。

2.5 结合施工现场环境与现浇构件特点设计养护计划

养护过程的关键在于为混凝土的物化反应提供最佳条件，使其内部发生匀速的反应并减小内部应力的影响，才能有效避免出现孔隙及裂缝等内外部缺陷。而对于结构形式和体量不同的混凝土构件，在这一过程中需要根据环境状况设计不同的养护和监测措施，才能够有效控制其反应过程和防止出现裂缝。首先在常规的保湿等防护措施之外，应注意对混凝土内外温差、内部降温速度以及强度进行定期检测和记录，观察表面或复杂结构部位是否出现细微裂纹，从而由工程技术人员决定是否需要调整养护措施或进行处理[5]。其次大体积混凝土养护时可根据需要在内部布置的散热水管中充水，达到控制温度和降温速度的目的。

3 对已形成的裂缝进行评估和设计修复方案

虽然经过理论分析能够找到所有混凝土裂缝的成因并加以控制，但是依然无法百分百的没有裂缝问题。因此在建筑工程施工中，也需要做好应对这一缺陷的准备。在由专业技术人员对其进行科学评估后，决定采用何种手段修复，确保建筑工程的质量不受影响[6]。具体的修复方法首先是对浅表裂纹，可以使用水泥浆等材料进行简单的涂抹，而对于有严格防水要求的部分，需要使用防水材料进行修复。其次当裂纹相对明显且较深时，可以利用专用设备将水泥浆等胶体材料注入裂缝，从而重新形成一个牢固的整体结构。此外对于较宽裂缝，一般可以直接进行填充和加固处理。

4 结语

混凝土裂缝的形成机理实际上非常复杂，裂缝的显现时间涵盖了浇筑初期到养护尾声阶段，因此在对结构设计、施工工艺进行优化并严格执行各项控制措施的基础上，还需要通过持续的观察和检测，及时发现裂缝出现的迹象并采取相应措施调整工艺参数或进行修复，避免裂纹发展成为危害结构安全和耐久性的严重质量问题。