土木工程建筑中混凝土裂缝的施工处理技术分析

黄俊

随州市水务集团有限公司 湖北 随州 441300

土木工程是建造各类土地工程设施的科学技术统称，是建造人们日常居住建筑、办公建筑、交通设施、军事建筑、科研服务建筑的重要技术，是我国社会整体发展的保障性技术。据国家统计局公布数据现实，2022年我国土木工程建筑业总产值大89120.42亿元，并仍处于稳步提升阶段，是我国发展的重要促进行业。在如此庞大的数据中能够知晓，我国的土木工程行业涉及社会的各个行业，为保证土木工程建筑的较高性能标准，当前95%以上的建筑都在采用混凝土作为主要施工材料，但混凝土的裂缝问题却始终困扰土木工程建筑的整体建设，因此，为避免混凝土裂缝对土木工程建筑施工的影响，施工单位必须从施工工艺、施工材料等多个方面进行混凝图裂缝的预防，并在裂缝产生后及时进行修补，才能够保证土木工程建筑的高质量建成。

1 土木工程建筑中混凝土裂缝的成因

1.1 温度裂缝

混凝土在浇筑、振捣完毕后，会快速进入初凝阶段，并散发大量水化热，此时，混凝土结构的整体温度快速升高，在温度的影响下混凝土结构会整体膨胀。混凝土的内里和表面产生的水化热是相同的，但混凝土表面得散热效率远大于混凝土内里的散热速度，因此，当混凝土表面散热基本完毕，但混凝土内部却仍处于较高温度的状态。在热胀冷缩的影响下，混凝土表面在收缩，混凝土内部在膨胀，当混凝土内部膨胀对混凝土表面施加的力大于混凝土表面强度时，便会产生裂缝，这种裂缝便被成为温度裂缝[1]。

温度裂缝是因混凝土自身特性所形成，不受外界因素影响，因此，是土木工程建筑中混凝土裂缝的常见成因之一，但温度裂缝一般较为细密，对建筑整体性能的影响较小，是混凝土各类裂缝中处理较简单的一种。

1.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝的成因与温度裂缝基本相同，但导致塑性收缩裂缝具备成因的条件与温度裂缝不同。

混凝土是由水泥、砂砾、水及外加剂拌和而成，因此，水便是混凝土中保持其整体性以及完成水化作用的重要的条件，但土木工程建筑的建设需要在不同环境下完成，其中不乏高温、酷寒等恶劣条件，塑性收缩裂缝便是在高温环境中外界温度因素而导致的混凝土裂缝。

在混凝土初凝并开始进行水化反应时，若此时外界高温或大风，会导致混凝土表面的水分被大风、高温影响而快速流失，而水分的流失便会导致混凝土表面失去形变能力，当混凝土内部因热胀冷缩而发生形变时，内部混凝土便会对外部已经失去形变能力的混凝土施加应力，而此时外部的混凝土基本不具备强度，应力便会导致外部混凝土产生裂缝，这种裂缝便是塑性收缩裂缝[2]。

塑性收缩裂缝一般中间较宽，长度在30cm-3m不等，宽度介于1-5mm之间，一般塑性收缩裂缝并不连贯，但分布在混凝土结构各处，是较难处理的一种混凝土裂缝。

1.3 反射裂缝

反射裂缝的成因十分特殊，是一种出现在裂缝修补层的混凝土裂缝。当混凝土产生裂缝后，施工单位为阻止裂缝问题继续扩大，就会采用各种技术手段，对混凝土裂缝进行处理，若采用混凝土材料或使用胶料对混凝土裂缝进行覆盖的处理方法，修补层下方的裂缝仍未被彻底处理，在此情况下，下层裂缝的扩张应力会时刻作用在修补层中，当下层裂缝的扩张应力大于修补层强度时，便会在修补层中产生裂缝，这种情况下产生的裂缝便是反射裂缝。

反射裂缝的长度、宽度与下层裂缝有直接关系，反射裂缝的长度及宽度在产生的第一时间会小于下层裂缝，但随着时间推移，修补材料与下层材料之间的粘接效果也会受到反射裂缝影响，进而导致修补材料的脱落，在此期间，反射裂缝会不可逆的逐渐扩大。

1.4 沉降收缩裂缝

土木工程建筑是建设在土地条件下的工程项目，因此，土地的因素也会导致混凝土裂缝的产生。当前，为减少沉降问题对土木工程建筑的影响，建筑规模越大其配套的基础建设规模便越大，以规划规模巨大的深圳恒达超级总部项目为例，为保证394m高度的建筑稳定性，使用最长长度40m、最大直径3m的35根工程桩打下孔深最深82m的桩基础工程中，但仍不可避免土木工程建筑的沉降问题。而沉降收缩裂缝便是在建筑物发生沉降后，沉降问题便会导致建筑物的受力结构失控，进而导致建筑物的裂缝产生[3]。

沉降收缩裂缝不同于上述几种裂缝情况，沉降裂缝的长度、宽度受建筑物基础及混凝土自身强度直接影响，所产生的裂缝长度及宽度在几毫米至几米不等，会严重降低建筑物的整体性能，甚至威胁建筑使用人员的生命财产安全，是各种混凝土裂缝中破坏效果最强的一种。

2 土木工程建筑中预防混凝土裂缝的措施

2.1 选用低水化热水泥

水化热是导致混凝土产生裂缝的主要因素之一，因此，在土木工程建筑的施工中，为预防混凝土裂缝的产生，应选用低水化热水泥作为混凝土胶料进行配比。当前低水化热水泥主要包括以下几种：1.矿渣硅酸盐水泥。矿渣硅酸盐水泥是在普通硅酸盐水泥的基础上，通过添加处理过后的矿渣配比而成，矿渣硅酸盐水泥具有低水化热、抗渗性强、耐热性好、终凝强度高等优点，适用于地下、水下等大混凝土体积的土木工程建筑施工。但矿渣硅酸盐水泥初凝期强度第且凝结慢，若混凝土的配比非最佳标准，采用矿渣硅酸盐水泥作为混凝土胶料会产生泌水现象。2.火山灰硅酸盐水泥。火山灰硅酸盐水泥是在普通硅酸盐水泥的基础上添加火山灰配比而成，火山灰硅酸盐水泥较普通水泥更细腻，使其在具备低水化热、抗渗性强等优势的基础上，还具备极强的保水性，能够在一般高温或风力较小的天气环境中避免塑性收缩裂缝的形成。但火山灰水泥同样因其细腻的原故，其在耐磨性和抗冻性的表现中不如矿渣硅酸盐水泥出色，常被用于对抗浸蚀性要求较高的土木工程建筑施工中。3.粉煤灰硅酸盐水泥。粉煤灰硅酸盐水泥具备低水化热、和易性好、耐腐蚀等各种特点，一般粉煤灰水泥是在硅酸盐水泥熟料中添加5%或以下的粒化高炉矿渣配比而成，后期强度优势十分显著，能够超过相应标准的硅酸盐水泥，但其前期强度增进率较低，且抗碳化能力差，但其高性价比的优势使其在碳化要求不高的土木工程建筑施工中表现十分活跃[4]。

2.2 控制混凝土配比

混凝土的配比控制是降低混凝土裂缝的关键程序。当前在土木工程建筑施工中有效降低混凝土裂缝的混凝土配比控制方向主要包括以下三点：1.适当使用减水剂。水化作用是导致混凝土裂缝的主要因素，而水分作为水化反应的必要条件，适当使用缓凝减水剂，便能够在保证混凝土坍落度的基础上减少混凝土的拌和用水，进而避免混凝土裂缝的产生。2.减少拌和用水量。为避免混凝土裂缝的产生，在进行混凝土拌和时，在不影响混凝土性能的基础上，应尽可能降低水的配比。3.配比时添加膨胀剂。膨胀剂或膨胀水泥能够有效提升混凝土的补偿收缩性能，减少混凝土在温度作用下产生的应力，从而降低因水化热而导致的温度裂缝产生[5]。

2.3 局部加筋

筋材是钢筋混凝土结构中提升结构抗拉性能的主要材料，因此，通过在混凝土结构易裂部位增加筋材配比，能够有效避免混凝土裂缝的产生，进而保证土木工程建筑的整体质量。混凝土材料在终凝前结构强度有限，此时也是混凝土裂缝问题的高发期，若在易裂局部增加筋材配比，能够使该区域的抗拉性能提升，当内部混凝土因水化温度因素而对混凝土表面施加应力时，增加筋材所提升的抗拉性能够有效限制混凝土内部应力对混凝土表面的作用，从而避免混凝土裂缝出现[6]。

2.4 做好施工后养护

混凝土裂缝的成因便是混凝土表面丧失与混凝土内部共同形变的能力，因此，混凝土施工后的养护工作也应从这个方向着手进行，才能够有效避免混凝土裂缝的产生。首先，为保证混凝土的表面湿润，在混凝土进入初凝阶段后，应均匀在混凝土表面洒水，并覆盖能够帮助混凝土表面缩水的草垫或塑料薄膜，减缓混凝土表面水分的流失速度。其次，混凝土的养护时间也是影响其养护效果的重要因素，一般混凝土结构的养护时间为14d-28d，在特殊天气影响下可以适当调整混凝土的养护时间，但在结束养护前，应对混凝土结构进行检测，确定其强度已经达到设定标准，才能够结束养护。严禁施工单位在混凝土结构强度未达标准便结束养护进入后续施工阶段[7]。

3 土木工程建筑产生混凝土裂缝后的有效处理技术

3.1 灌浆法

灌浆法顾名思义，是在混凝土裂缝中通过灌注液态材料进行修补的一种混凝土裂缝处理技术。灌浆法根据其灌注材料可以分为两种，根据灌注方法可以分为三种，首先，根据灌浆材料可以分为水泥浆灌注和聚合物灌注，一般在较厚的水泥墙或水坝产恒混凝土裂缝时，便应采用水泥浆灌注，通过水泥浆与混凝土材料的同材料易粘结特点，能够有效达成混凝土裂缝的处理目的。聚合物灌浆法是以丙烯酰胺聚合物或环氧树脂作为灌浆材料，聚合物及环氧树脂的高粘结性能和填充性在保证混凝土裂缝处理效果的基础上，能够对混凝土的局部区域进行补强，进而保证混凝土结构在后续使用期间的性能，但丙烯酰胺聚合物和环氧树脂的造价较高，在考虑性价比的前提下，只能在少量混凝土裂缝的处理工作中使用[8]。

其次，根据灌注方法可以分为真空渗入法、重力渗入法以及表面封闭法三种。真空深入法是指将混凝土裂缝进行封闭，而后对讲裂缝中的空气抽出，使其内部形成真空状态，而后在大气压力下灌注浆料，使用真空灌注法能够在大气压力的作用下对混凝土裂缝进行完全填充，减少因浆料未满或渗漏等问题造成混凝土裂缝处理效果不足问题；重力渗入法多用于混凝土结构的地面裂缝，将树脂材料涂在混凝土裂缝表面，在重力的作用下，树脂便会逐渐深入混凝土裂缝中的各处，从而达成处理裂缝的目的，但重力深入需要一定的时间，若天气较为炎热或较为寒冷，会导致树脂在未完全填充裂缝的情况下边提前定型，因此，在使用重力渗入法进行混凝土裂缝处理时，施工人员应考虑天气因素的影响；表面封闭法是最简单的一种混凝土裂缝处理办法，通过密封材料对混凝土裂缝进行密封，能够避免水气、二氧化碳等外界因素对混凝土裂缝内部的影响，避免混凝土裂缝的就一步扩大，但并未从根本解决混凝土裂缝问题，因此表面封闭法正在逐步退出混凝土裂缝处理技术的应用范围[9]。

3.2 混凝土置换法

混凝土置换法是指当混凝土裂缝较多且过于集中时，通过将裂缝处混凝土割除，而后以新的混凝土或其他材料进行置换的一种处理方法。土木工程建筑的混凝土裂缝一般不会出现裂缝过多且损坏较为严重的情况，多为细密且分布较广的混凝土裂缝，因此，混凝土置换法在实际的土木工程建筑混凝土裂缝修补中并不常用[10]。

首先，混凝土置换法的应用，应先进行裂缝处混凝土的割除，为避免割除过多都混凝土结构性能造成影响，在进行混凝土割除前必须检测混凝土裂缝的深度及其内部分布情况，而后以记号笔或粉笔等圈定割除区域，再以割除设备对混凝土目标区域进行处理。需要注意的是，土木工程建筑的混凝土裂缝若发生在承重墙中，且情况较为严重，必须拆除后重新施工，承重墙内存在大量的钢筋，若进行割除会严重影响承重墙的性能。

其次，混凝土割除后的修补阶段应采用与墙体同等配比的混凝土作为修补材料，才能够保证修补材料与墙体的粘接效果，与其他修补方式不同，粘接材料在终凝后若与墙体粘接效果不足，会导致粘接材料的整体脱落，进而导致混凝土置换法的应用失败。

3.3 仿生自愈法

仿生自愈法不同于其他的混凝土裂缝处理方法，其理念介于防治措施与处理方法之间。仿生自愈法是一种新的混凝土裂缝处理方法，通过在混凝土配比中添加含粘接剂的液芯纤维，能够在混凝土内部形成仿生神经网络，当混凝土应自身因素或环境因素而产生裂缝时，混凝土内部的液芯纤维便会分泌并粘接，使混凝土具备一定的自愈能力，是传统混凝土所不具备的性能。当前仿生自愈法的应用尚不成熟，其自愈过程需要较长时间，且其自愈过程中也极易受外界自然因素影响，仍需要进一步研究[11]。

仿生自愈法的灵感来源于生物组织在遭受伤害时能够自动分析某种成分并使创伤部位自愈的能力，经土木工程行业多年来的持续发展，液芯纤维便成为当前仿生自愈法能够应用于实际施工的重要依据。仿生自愈法不仅是一项技术的创新，更是土木工程行业整体发展的标志。

4 结束语

综上所述，土木工程建筑中的混凝土裂缝不仅影响建筑的整体美观度，混凝土裂缝的出现也会导致其结构被破坏，混凝土结构强度大幅缩减，进而影响建筑的整体舒适性、美观度和安全性。为保证土木工程建筑对社会发展的促进作用，相关技术人员应积极分析混凝土裂缝的产生规律，并总结混凝土裂缝的处理经验，在保证当前建筑高质量建成的同时，为土木工程行业的整体发展保驾护航。