房建施工中混凝土结构出现裂缝的原因及预防策略

摘 要：混凝土作为建筑工程中最常用的建材之一，其在房建施工中的应用极为广泛。而在房建施工中，混凝土结构的完整性非常重要，裂缝的出现可能会影响建筑物的安全性和耐久性。本文以长乐新校区七期项目为例综合分析了混凝土结构裂缝的类型及产生原因，着重研究了房建施工中混凝土裂缝预防和修补策略，旨在为相关工作者提供有效的指导和参考建议。

关键词：混凝土结构；裂缝；原因分析；修补技术文章编号：2095-4085（2024）10-0073-03

0 引言

混凝土结构的裂缝问题是建筑领域中常见的一大挑战，它不仅损害了建筑物的外部美观，还可能威胁建筑物的结构安全和长期耐用性。裂缝的出现可能由多种因素引起，包括材料选择不当、施工过程中的失误、设计缺陷以及环境因素的影响。对混凝土结构中裂缝的成因进行全面深入的研究，掌握其发展规律，对于采取有效的预防措施、制定科学的维修策略以及提高建筑物的整体安全性和延长使用寿命具有至关重要的意义。优化材料选择、改进施工技术、精确设计和考虑环境因素的影响，可以有效地控制和预防混凝土结构中的裂缝问题，提高建筑物的稳定性和安全性。

1 混凝土结构裂缝的类型

混凝土结构裂缝的类型多样，对建筑物的安全性和耐用性具有重要影响。表面裂缝通常为细小的裂纹，出现在混凝土表层，可能不会直接威胁结构的稳定性，但会影响美观和防水性能。结构裂缝更为严重时，可能穿透混凝土，直接影响结构的承载力。温度裂缝由温度变化引起，尤其在混凝土硬化过程中温度升高或降低过快时容易产生。收缩裂缝是由于混凝土在硬化和干燥过程中体积缩减引起的，每种裂缝类型都有其特定的形成原因和特点，了解这些类型有助于更有效地进行裂缝预防和修复。

2 裂缝产生的原因分析

2.1 材料因素

在建筑与结构的质量控制中，材料因素起着决定性作用。新七期竣工验收混凝土强度试验自评报告显示，共有447个样本符合要求，其中135个被抽查并证实合格，这一数据反映了混凝土材料的质量直接影响建筑结构的稳定性和耐久性。砂浆强度也是材料因素中的关键一环，报告中6个砂浆样本全部符合标准，其中3个样本经过抽查验证，确保了砂浆的可靠性和建筑结构的粘结强度。这些数据表明，通过严格的材料选择和质量控制，可以有效预防混凝土结构中的潜在裂缝问题，确保建筑物的长期稳定和安全。

2.2 施工因素

施工过程中的精准度和质量控制同样对建筑结构的完整性至关重要。主体结构尺寸和位置的抽查记录表明，5个抽查点全部符合要求，验证了施工过程中尺寸和位置控制的准确性。建筑物的垂直度、标高和全高测量记录也显示，所有抽查点均符合标准，反映出施工过程中对建筑物几何参数控制的严格性。这些控制不仅关系到建筑物的外观和使用功能，还直接影响到结构的稳定性和安全性。通过细致的施工过程监控和质量把控，可以大大减少因施工疏忽造成的结构问题，从而预防裂缝的发生。

2.3 设计因素

设计因素在混凝土结构裂缝形成中扮演着关键角色。设计不当可能导致结构承受不合理的应力，进而导致裂缝的产生。例如，如果结构设计未能充分考虑荷载分布，可能会在某些区域产生过大的应力集中，从而形成裂缝^［1］。此外，配筋设计错误也是常见的问题，不恰当的配筋可能导致混凝土承受的拉力不足难以抵抗外部荷载，进而导致裂缝。

2.4 环境因素

环境因素对混凝土结构的影响不容忽视，温度变化、水分变化和化学侵蚀都可能导致混凝土结构出现裂缝。温度波动会导致混凝土膨胀和收缩，若这些变化不均匀，则可能导致内部应力增加，形成裂缝。例如，混凝土结构如果暴露在强烈的日照下，表面温度升高会比内部快，导致内部应力增加，从而形成裂缝。此外，水分的变化也会影响混凝土的体积，持续的干湿循环可能导致材料不断膨胀和收缩，最终导致裂缝产生。化学侵蚀，如酸雨或盐分侵蚀，也会破坏混凝土内部结构，导致强度下降和裂缝形成。

3 裂缝的检测与评估

3.1 裂缝宽度的测量

测量裂缝宽度不仅可以识别潜在的结构问题，还可以用于监测裂缝随时间变化的发展情况。测量方法包括使用裂缝卡尺、显微镜、放大镜或者更先进的数字测量设备，如数字显微镜和裂缝宽度监测仪。这些工具可以提供精确的裂缝宽度读数，从而使工程师能够根据裂缝宽度的变化进行结构安全性评估。在实际应用中，定期测量同一裂缝的宽度变化对于了解裂缝扩展的速率和趋势至关重要，这有助于判断结构的稳定性并及时采取相应的维修或加固措施。

3.2 裂缝深度的检测

裂缝深度的检测对于确定裂缝对结构性能影响的严重程度同样重要。深度测量方法包括穿透性液体、超声波检测和地质雷达（GPR）等。这些技术可以帮助确定裂缝是否穿透整个结构元件，从而评估裂缝对结构整体稳定性的潜在威胁^［2］。例如，超声波检测可以通过超声波在混凝土中的传播情况来评估裂缝深度；而GPR使用电磁波探测混凝土内部的反射层，能够确定裂缝的位置和深度。

3.3 裂缝分布特征分析

裂缝分布特征的分析涉及对裂缝的位置、方向、分布模式以及与结构中其他裂缝相互关系的研究。这种分析可以提供关于结构受力状态和潜在破坏模式的重要信息。例如，裂缝的分布能揭示结构的主要受力方向或者存在的设计缺陷。通过对裂缝分布特征的详细分析，工程师可以更好地了解结构的具体状态，并据此制定更有效的维修或加固措施。此外，裂缝分布的监测也可以用于评估已实施维修措施的效果，从而确保结构的长期稳定性和安全性。综合利用现场观察、历史数据比较以及高级成像技术，全面分析裂缝分布特征，能够为结构的评估和维护提供科学依据。

4 预防与修补策略

4.1 预防措施

4.1.1 材料选择与配比优化

在混凝土结构的施工和维护中，正确的材料选择与配比优化是确保结构稳定性和延长使用寿命的关键。首先，选择合适的水泥类型。根据项目的工程需求选择相应等级的水泥，要保证水泥具有足够的稳定性和适宜的凝结时间。其次，骨料的选择也应符合工程要求，包括骨料的大小、形状和清洁度。合适的骨料不仅可以提高混凝土的强度，还能改善其工作性和耐久性。在配比过程中，应按照科学的比例混合水泥、水、骨料和必要的掺合料或外加剂。控制水灰比是保证混凝土质量的关键因素之一，适宜的水灰比可以最大程度地发挥水泥的胶凝作用，同时减少裂缝的产生。此外，现代混凝土技术中常用的外加剂，如减水剂、缓凝剂等，都应根据实际需要谨慎选择和使用，以改善混凝土的性能和施工工艺。

4.1.2 优化施工工艺

施工工艺的优化是确保混凝土结构质量，特别是防止裂缝产生的另一个关键环节。优化施工工艺首先涉及到混凝土的浇筑方法，正确的浇筑方法可以有效避免混凝土在硬化过程中产生不必要的内部应力，从而减少裂缝的形成。例如，采用分层浇筑和适当振捣的方法可以确保混凝土密实，避免因气泡或未充分填充而产生的缺陷^［3］。其次，混凝土的养护也是施工工艺中不可忽视的环节。正确的养护方法可以保证混凝土逐渐获得预期的强度，同时减少由于水分蒸发过快导致的收缩裂缝。例如，覆盖湿布或使用喷雾系统可以保持混凝土表面均匀湿润，从而控制水分的散失。此外，在极端气候条件下施工时，需要采取措施避免温度对混凝土硬化过程的不利影响，从而降低裂缝的发生概率。

4.1.3 加强施工现场管理

加强施工现场管理是保证混凝土结构质量的关键措施之一。有效的现场管理不仅能够确保施工质量，还能有效预防裂缝的产生。首先，应确保所有施工人员都接受适当的培训，并了解混凝土施工的关键质量控制点，包括混凝土的配制、运输、浇筑、振捣、养护等各个环节的质量要求。其次，现场管理应强调对施工进度和质量的持续监控。应设立检查点和质量控制站，以便实时监控混凝土的浇筑质量和养护条件，及时发现并纠正可能导致裂缝的问题。使用温度传感器和湿度计可以监控混凝土养护环境，应在养护过程中将温度和湿度控制在适宜范围内。此外，还应严格控制施工材料的质量，包括水泥、骨料、水和外加剂等，并在使用前进行适当的检验，以避免因材料不合格导致混凝土结构裂缝和其它缺陷。最后，加强施工现场的日常清理和维护力度。保持施工现场整洁，可减少因现场混乱导致的意外事故，这些事故可能会对混凝土结构造成损害，增加裂缝的风险。

4.2 修补技术

4.2.1 裂缝注浆

裂缝注浆是一种常用于修复混凝土结构裂缝的技术，向裂缝中注入特定的灌浆材料，可恢复或提高结构的强度和稳定性。进行裂缝注浆之前，需对裂缝进行彻底清理，要去除裂缝中的松散物质和灰尘，以促使灌浆材料能够有效地渗透和填充裂缝。选择合适的灌浆材料也至关重要，通常包括环氧树脂、聚氨酯或水泥基灌浆材料，具体选择取决于裂缝性质和修复要求^［4］。在灌浆过程中，需使用专用设备如注浆泵，要确保灌浆材料在恒定的压力下注入裂缝，从而实现均匀填充的目标。对于较宽或较深的裂缝，可能需要设置多个注浆口，灌浆材料才能够覆盖裂缝的整个范围。在注浆完成后，应对注浆部位进行适当的养护，要确保灌浆材料能够充分固化，发挥预期的修复效果。

此外，注浆修复相比于其他修复方法，具有施工简便、干扰小和成本相对较低的优点。需根据具体情况制定详细的裂缝注浆施工方案，包括灌浆材料的选择、注浆压力的控制以及养护过程的管理，进而延长混凝土结构的使用寿命，保障结构的安全性和功能性。

4.2.2 植筋加固

植筋加固技术是一种常用于提高混凝土结构承载能力和延长其使用寿命的方法，尤其适用于已有裂缝或承载力不足的结构。此技术是在混凝土中植入钢筋或其他加固材料，以增加结构的抗拉、抗弯能力，从而减缓或阻止裂缝的进一步发展。植筋加固的过程首先涉及到对现有结构的详细评估，包括裂缝的宽度、深度、位置以及结构的整体状况。根据评估结果，设计合适的加固方案，确定植筋的类型、直径、长度以及布置方式。

应严格按照设计方案进行植筋加固任务。首先，需要在混凝土中钻孔，根据植筋的尺寸和加固要求确定孔的直径和深度。钻孔完成后，需清理孔内的灰尘和杂物，以保证植筋与混凝土之间能形成良好的粘结力。其次，将植筋涂覆适量的粘接剂后插入孔中，应根据具体的工程环境和结构要求确定粘接剂，需确保植筋在长期荷载作用下的稳定性和耐久性。植筋后要留出足够的固化时间，粘接剂充分硬化后能够提升锚固强度^［5］。在整个加固过程中，监控和质量控制是不可或缺的环节，为保证加固工作达到预期效果，必须指派专业人员进行监督检查。综上所述，通过植筋加固，可以有效地应对混凝土结构中存在的裂缝问题，恢复或增强其承载能力，为结构的安全性提供坚实的保障。

4.2.3 外贴碳纤维布

外贴碳纤维布技术是一种现代结构加固技术。在混凝土结构表面粘贴高强度的碳纤维布，能提高其承载能力及延长使用寿命。这种技术特别适用于裂缝修补和加固，能有效提升结构的抗裂和抗震性能。首先，要彻底清理需加固的混凝土表面，去除表面的灰尘、油污和松散的颗粒。其次，根据结构的具体情况和设计要求裁剪相应尺寸的碳纤维布。在粘贴前，通常需要涂抹一层专用的胶粘剂，以增强碳纤维布与混凝土的粘接强度。粘贴时要确保碳纤维布平整、无褶皱，并且充分压实，以避免空气被困于布与混凝土之间，影响加固效果。完成粘贴后，需在碳纤维布表面涂抹保护层，这不仅能保护碳纤维布不受物理和化学损害，还能增强其耐久性。利用外贴碳纤维布技术，可以显著提高混凝土结构的抗弯、抗剪能力，是一种高效、经济的加固方法。在实施过程中，还应根据结构的实际情况和受力特点合理设计碳纤维布的布置方式和层数，以确保最佳的加固效果。

5 结语

综上所述，混凝土结构的裂缝问题是一项复杂而多元的课题，需要工程师、设计师和施工人员共同努力，从多个角度出发，采取综合性的措施，才能有效预防并控制房建工程问题。通过持续的技术创新和管理优化，不断提高混凝土结构的质量和耐久性，可以显著降低裂缝的发生率，为建筑物的安全性和可靠性提供坚实的保障。未来，随着科技的进一步发展，相信混凝土结构的裂缝问题将得到更有效的解决，会不断提升建筑物的安全性和耐久性，为人类创造更加稳固、美观、舒适的居住和工作环境。

参考文献：

［1］郭红钰.施工现场管理方法在房建工程质量控制中的作用［J］.大众标准化，2024（4）：25-27.

［2］周小忠.型钢混凝土组合结构施工技术在房建工程中的应用［J］.四川水泥，2024（2）：163-165，168.

［3］周鹏.房建工程中装配式混凝土结构施工技术探讨［J］.中国住宅设施，2024（1）：1-3.

［4］林枫.分析房建施工中的防水防渗工艺质量控制［J］.中国住宅设施，2023（12）：142-144.

［5］王晓春.房建土建工程施工质量控制研究［J］.甘肃科技，2023，39（12）：15-17.