土建施工混凝土裂缝成因及控制措施

张勇

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

建筑工程施工中，土建施工是一项重点工作，土建施工质量直接影响建筑工程施工质量、施工效率与施工成本。因此，土建工程施工受到人们更多重视、关注，混凝土是土建施工中使用的主要原材料，而混凝土裂缝是土建施工中经常面临的一个问题，一旦发生混凝土裂缝情况，很容易引发质量问题、安全问题，甚至会对施工人员的人身财产安全产生威胁。施工人员对于混凝土裂缝成因要有正确认识，根据工程项目实际情况，针对裂缝制定调整措施与预防措施，从根本上减少并避免混凝土裂缝，保证各环节施工满足规定要求，推动建筑行业的更好发展。

1 土建施工混凝土裂缝危害

土建施工中，混凝土裂缝可能会导致以下危害：1)结构稳定性受到威胁：混凝土裂缝可能使得结构的强度和稳定性减弱，进而影响建筑物的整体安全性和抗震能力。这对住宅、办公楼、桥梁等建筑物来说尤为重要；2)渗漏和水侵害：如果混凝土内部的裂缝存在，水分可能渗透进来，导致水侵害问题。这可能引起地下室和地下构件的渗漏问题，破坏建筑物内部的墙体和地板等构件；3)耐久性降低：混凝土裂缝会促进气候因素、化学物质和腐蚀因素的侵蚀作用。这可以导致混凝土的耐久性降低，并最终影响结构物的使用寿命。私外观质量下降：裂缝会破坏建筑物外观的美观度，尤其是在建筑外墙或地板上出现时更为明显。这可能对房屋或办公楼等建筑物的价值和商业吸引力造成负面影响。为了减少混凝土裂缝的危害，施工过程中要确保混凝土配比合理、施工过程中进行充分浇筑和振捣、避免温度和湿度变化过大、及时修补裂缝等。此外，定期检查和维护已建成的建筑物也是保持结构稳定性的关键。

2 土建施工混凝土裂缝成因

2.1 荷载裂缝及成因

混凝土荷载裂缝是在荷载作用下混凝土结构表面出现的裂缝，这种裂缝形成是由于混凝土结构承受了超出其承载能力的荷载。由于混凝土的强度有限，当荷载超过其极限时，就会导致混凝土表面出现裂缝(如图1所示)。

图1 荷载裂缝

土建施工中混凝土裂缝的成因主要有以下几个方面：1)温度变化：混凝土在固化过程中会发生收缩，同时也受到周围环境温度的影响。当温度发生变化时，混凝土会出现热胀冷缩现象，从而导致裂缝的产生；2)强度不均匀：在施工过程中，如果混凝土浇筑不均匀、振捣不充分或养护不到位，会导致混凝土内部的应力不均匀。当应力达到一定程度时，就会引起裂缝的出现；3)基础问题：如果基础设计、施工存在问题，例如软弱地基、基础设置不合理等，会导致地基沉降或错位。这样一来，在上部结构负荷作用下，混凝土就容易发生裂缝；4)荷载作用：施工中以及使用阶段对建筑物施加的荷载也可能引起裂缝。例如超载、振动或地震等外界因素都有可能对混凝土构件产生破坏性影响。

2.2 干缩裂缝及成因

混凝土干缩裂缝是在混凝土固化和干燥过程中常见的现象，由于混凝土中水分的蒸发和材料收缩，可能会导致混凝土表面出现细裂缝(如图2所示)。

图2 干缩裂缝

混凝土干缩裂缝的成因主要是由于混凝土的干燥过程中含水量的减少引起的。当混凝土表面暴露在空气中时，水分会逐渐蒸发，导致混凝土体积缩小。这种体积变化会产生内部应力，从而导致混凝土出现裂缝[1]。除了水分蒸发导致的干燥收缩外，其他因素也可能引起混凝土干缩裂缝，例如温度变化和使用高收缩率的混凝土材料。温度变化可以引起混凝土体积性质发生变化，进而产生应力。同时，在使用高收缩率材料时，内部应力增加，裂缝的形成风险也会增加。

2.3 温度裂缝及成因

混凝土温度裂缝是在混凝土施工过程中常见的问题之一，当混凝土内部温度变化不均匀时，会产生热应变，导致混凝土表面发生裂缝。

混凝土温度裂缝是由于混凝土材料在施工过程中由于温度变化引起的。当混凝土受到温度变化的影响时，会发生体积变化[2]。这是由于混凝土的材料性质使其在受热时膨胀，受冷时收缩。在施工过程中，如果混凝土表面暴露在高温环境下，例如夏季阳光直射或高温天气，混凝土表面会迅速升温。这样的快速升温可以导致混凝土表层与内部存在温度差异。随着系统达到热平衡，内层混凝土开始升温，外层开始冷却。这种不均匀的热膨胀或收缩可能会导致裂缝出现在表层。

3 土建施工混凝土裂缝控制措施

3.1 荷载裂缝控制措施

在土建施工中，为了防止混凝土在荷载作用下出现裂缝，可以采取以下控制措施。

1)控制荷载施加时间，确保混凝土的强度发展与荷载的施加相匹配，避免在强度不足时受到大荷载的作用。在荷载施加之前，需要进行充分的结构设计和强度计算，确保结构能够承受预期的加载。同时，在施工过程中要严格遵守相关规范和标准，采取相应的措施来减少或避免荷载过大或不均匀施加[3]。对于大型结构物或特殊情况下，可以考虑采取逐步加载的方式。逐步加载是指在开始施加荷载时将其逐渐增加，以便观察结构响应和裂缝发展情况。通过合理控制加载速率和间隔时间，可以及时监测并采取必要的弥补措施。

2)控制混凝土缓凝时间：采用合理的水灰比、适当的水泥类型和掺合料可以缩短混凝土缓凝时间，减少早期约束导致的裂缝风险。合理设计混凝土配筋，根据设计要求，合理布置和加固钢筋，提高混凝土的整体强度和韧性，以增加抗裂性能。

3)合理施工工艺：严格按照设计规范和施工工艺要求进行施工，特别注意浇注顺序、浇注层数、浇注速度等因素的控制，避免突变荷载带来的裂缝风险。比如，在施工过程中，应按照设计要求和技术规范进行操作。进行荷载裂缝防治时，需要根据具体情况选择不同的施工工艺，例如预应力技术、增强材料的使用等。这些工艺可以提高结构的承载能力，并能有效避免裂缝的产生或扩展；合理控制施工过程中的温度变化[4]。温度是引发荷载裂缝的一个重要因素。在施工过程中，需要注意控制混凝土温度以及环境温度变化对结构的影响。例如，在混凝土浇筑时可以采取降温措施，以减少温度差引起的裂缝；严格监测结构变形和应力情况也是关键。通过使用合适的监测设备，及时了解结构运行状态，并根据监测结果采取相应的维护和加固措施，可以有效避免或修复荷载裂缝。

4)适当增加伸缩缝：根据结构的长度、温度变化和变形特点，合理设置伸缩缝，以分割结构，减少较大变形引起的裂缝。

5)加强养护措施：及时进行养护，保持混凝土的适宜湿度和温度，防止开裂产生。比如，填充养护：使用特殊的填料(如高聚合物改性沥青)，将裂缝填满，并修复路面表面，确保填料与路面结合牢固，这样可以防止水分进入裂缝内部，并减少进一步开裂的风险；裂缝密封：使用弹性密封剂或胶带对裂缝进行封闭，以防止水分渗入，并防止进一步扩大[5]。这种方法对较小的裂缝或者新出现的细小裂纹特别有效；热再生修复：通过将旧沥青表面加热再次变软，然后与新沥青混合，进行修补。这种方法可以延长道路使用寿命，减少材料浪费和环境影响；定期检查和维护：对道路进行定期巡检，并及时发现和修复裂缝。此外，维护人员还应保持道路排水系统的畅通，以防止水分积聚和加剧裂缝的发展。

3.2 干缩裂缝控制措施

在土建施工过程中，干缩裂缝防治是非常重要的。以下是一些常见的干缩裂缝防治措施。

1)预先处理土壤。深耕和犁地：适时进行深耕和犁地可以改善土壤结构和通透性，增加土壤水分的渗透性，减少干缩现象的发生；施加有机物质：施加有机质肥料可以促进土壤水分保持能力的提高，并改善土壤结构。有机物质还可以增强土壤的保水能力，降低干燥引起的收缩；合理灌溉：通过合理的灌溉措施，供给充足且均匀的水分到根系区域。这样可以保持土壤湿度平衡，减少干缩风险；预浇水：在工程施工前，对地表进行充分浇水。这样可以添加足够的水分，使得土壤自身吸收充分，并能够在施工期间更好地保持湿润状态。

2)采取加筋措施。预应力加筋：通过在混凝土构件中安装预应力钢筋，使其承受预先施加的拉力，从而提高混凝土的抗拉强度和抗裂能力；碳纤维布加固：利用高强度碳纤维布将混凝土构件表面进行加固，增加其抗拉强度和耐裂性能。该种方法适用于局部缩裂或轻微裂缝的防治；钢筋网格加固：在混凝土表面贴附钢筋网格或焊接钢筋网格，并使用专用黏结材料将其与混凝土牢固连接[6]。该种方法可以有效地控制和扩展缩裂缝，提高结构整体的抗裂性能；过渡层加固：在混凝土表面涂刷特殊的过镀层材料，以改善混凝土的黏结性能和抗渗性能。这将有助于防止湿润环境下由于渗透压引起的缩裂。

3)施工时间控制。预先规划：在施工前，进行详细的规划和排程，确保各项工作按照合理的时间顺序进行。这可以确保施工进度得以掌控，并减少可能的延误；使用高效设备和技术：选择适当的设备和技术来执行干缩裂缝防治工作。这将有助于提高施工效率，并减少完成项目所需的时间。

3.3 温度裂缝控制措施

针对土建施工混凝土温度裂缝的防治，可以采取以下几种措施。

1)控制温度变化。合理设计结构：在建筑、桥梁等工程设计中要考虑材料的热胀冷缩性质，采用适当的伸缩缝和膨胀节，以容纳结构因温度变化而引起的应力；在混凝土浇筑过程中，可以采取冷却措施，如喷水冷却、遮盖等方法来降低混凝土温度变化幅度；在建筑物内部或者桥梁上设置适当的通风系统、保温层等来控制环境温度，进一步减小结构受到的温度影响；可以添加适量的防裂剂或纤维增强剂来提高结构抵抗裂缝扩展能力，并降低因温度变化引起的应力集中。

2)使用伸缩缝。在温度裂缝防治中，合理使用伸缩缝措施是十分重要的。伸缩缝可以帮助控制结构的热胀冷缩，减少温度裂缝的产生和扩展。伸缩缝通常被安置在建筑物或结构中的易受热胀冷缩影响的区域，例如混凝土地面、墙体、桥梁等。通过设置伸缩缝，可以在结构发生热胀冷缩时提供一定的可调节空间[7]。伸缩缝应根据具体的工程要求和材料特性进行设计。在考虑温度变化范围和结构受力情况的基础上，确定伸缩缝的位置、宽度和深度等参数；在施工过程中，确保伸缩缝的平整和完整，在填充材料时遵循相应的标准和规范。同时，要注意保护好建筑物或结构中已有的伸缩缝，避免损坏或封堵；定期检查和维护伸缩缝的状态，确保其正常工作。如有必要，及时进行修复或更换，以保证其正常功能。

3)选择适当材料。在温度裂缝防治中，合理选择合适的材料对于确保结构的稳定性非常重要[8]。在选择材料时要考虑热膨胀系数：不同材料在受热后会出现不同程度的膨胀，因此需要选择具有相似热膨胀系数的材料，以减少温度差引起的应力；强度和耐高温性：由于高温会对材料强度造成影响，因此需要选择能够在高温下保持稳定强度的材料；导热性能：合适的导热性能可以帮助将热量均匀分散，防止局部过热引起的裂缝。因此，土建施工中，混凝土、聚合物、钢材等施工材料得到广泛应用，此类材料强度较高、膨胀系数较低，满足施工需求，可以为施工带来更多便利。

4 结语

混凝土裂缝是土建工程施工中面临的一个重要问题，出现混凝土裂缝问题后，整体建筑施工质量、建筑结构安全等方面都会受到影响，甚至会降低建筑物使用寿命。不同原因都会造成混凝土裂缝问题，因此，混凝土裂缝问题的控制需要专门工作人员负责，分析造成干缩裂缝、温度裂缝、荷载裂缝的主要原因，并制定针对性控制措施，减少裂缝问题出现。