王文彬
（兰州石化职业技术大学，甘肃 兰州 730207）
在工业与民用建筑施工过程中，由于未监管好设计、施工、管理等环节，所以容易产生混凝土结构裂缝。若裂缝数量不断增多，会导致建筑结构承载力不足、空间稳定性不强、建筑受力发生变形。在工业与民用建筑中，小于0.05 mm宽度的裂缝是没有危险性的，在实际检验中会将小于0.05 mm宽度裂缝的建筑物视为无裂缝结构，而大于0.05 mm宽度的裂缝则需要及时处理，防止裂缝对结构产生不良影响甚至产生渗漏等问题。工业与民用建筑的结构裂缝问题深受社会公众的关注，故系统性研究建筑混凝土结构裂缝形成状况，提出预防措施及方法是非常有意义与价值的。
1.1 工程概况
本文所选的工业与民用建筑为甘肃省某县住宅小区项目22#、23#楼，该建筑结构的防火分类是一类高层住宅建筑，耐火等级是地上一级、地下一级。整体建筑主楼高度在53.4 m，层数为19层（地下1层、地上18层）。楼栋总体建筑面积为10 074.32 m2，设计使用年限为50年。依据整个区域的水文地质条件，此次勘察尚未见到地下水，不考虑地下水对本工程造成的影响。在基坑土方开挖时选择进行整片放坡开挖，开挖完成以后做施工垫层且封闭基坑禁止水浸和暴露。开挖时采用放坡开挖或支护的方式，保障坑壁的安全稳定。
1.2 裂缝形成机理
混凝土由骨料、水泥、水、外加剂组成，是一种人工石材，属于脆性材料。外界环境发生变化后，混凝土内部结构会发生微变形。混凝土不同的组成材料有着不同的性能，故变形效果各不相同，比如水泥石的收缩幅度大、热膨胀系数大，骨料收缩幅度小、热膨胀系数小。因为材料变形不固定，彼此之间就会有约束力，故在混凝土内部产生微细裂缝，而这样的微细裂缝是肉眼看不见的。若外荷载力、收缩力很大，微细裂缝宽度、长度也会发生变化。拉应力比混凝土自身抗拉强度大，微细裂缝会彼此贯通，导致裂缝宽度不断加剧。如果裂缝宽度大于0.05 mm，肉眼就可以看到结构表面的裂缝。
在钢筋混凝土构件中，钢筋能够与混凝土协同受力及相互约束，故混凝土裂缝的形成机理是黏结与滑动的。混凝土与钢筋不会保持协调变形，以至于出现相对滑动的情况，比如受拉裂缝为裂缝受到受拉钢筋拉伸或混凝土拉伸导致的变形。
1.3 裂缝形成的原因
该工程项目中的裂缝受到两大类荷载：一是静、动荷载，二是变形荷载。
1.3.1 静、动荷载的直接应力引起
钢筋混凝土受弯构件截面受到边缘混凝土的拉应力之后，截面最薄弱的部位会生成微细裂缝，裂缝周围的钢筋会受到更多拉应力影响，并因载荷力的增加而加剧。混凝土受到的拉应力大，裂缝会向着两边收缩，致使混凝土表面出现滑移。而且，钢筋混凝土内部的黏结混凝土不断收缩，截面受到的应力会与裂缝还未出现的应力状态一致。因为裂缝距离不断增加，所以混凝土应力也会不断变大。裂缝两侧有着不均匀的钢筋黏结应力，如果应力再达到抗拉强度就有了第二条裂缝。同理，混凝土周边裂缝会接连出现，直至裂缝间距比两裂缝拉应力小，混凝土才不会有新裂缝产生。因混凝土质量参差不齐，出现的裂缝也是随机的，故裂缝也会存在分散分布的情况［1］。
1.3.2 混凝土材料引起
混凝土配合比出现问题包括很多方面，比如混凝土水灰比过大、砂率不符合要求、外加剂不合理等。这些问题都会对混凝土性能造成影响。如果采用过期水泥会使得构件承载力弱，出现受力裂缝；
骨料的有害物质多，会出现不规则网状裂缝；
水泥水化热过大，浇筑后也会出现温度裂缝（见表1）。
表1 混凝土材料导致的裂缝问题
该工程项目的混凝土结构变形有多个类别，可大致分成温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、沉陷裂缝5种。
2.1 温度裂缝
温度裂缝是受温差影响而导致混凝土冷缩的状况。混凝土的特性是热胀冷缩，因内部条件约束或外部条件约束，混凝土收缩不自由，致使混凝土内部发生约束拉力，进而出现裂缝。在对甘肃省某县住宅小区项目22#、23#楼的基础进行浇筑时，因气温突然下降，使得表层混凝土与气温梯度增加，出现了温差与温度应力。温度裂缝走向是没有规律的，多是纵横交错的形式。深入建筑物内部的温度裂缝多是与短边平行或是偏向于平行，裂缝会沿着长边出现，中间位置较为紧密。冬季裂缝会偏宽，夏季裂缝会偏窄。而且，这样的裂缝会导致钢筋锈蚀，削弱混凝土抗渗透能力和抗疲劳能力。
2.2 干缩裂缝
干缩裂缝是在养护混凝土期间产生的，水泥浆的水分会不断蒸发，进而变得干缩。因混凝土各位置的水分蒸发情况不同，所以变形的效果也不同。干缩裂缝多是网状、平行裂缝，宽度在0.2 mm以内。当混凝土内部材料掺和不均时，混凝土干缩裂缝十分明显。
2.3 塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝是混凝土表面失水太快而引起的收缩，多会在大风天气、干热环境出现。塑性收缩裂缝多是长短不一的，在混凝土终凝前的强度偏小，当风大、温度过高时，混凝土表面会很快失水，这会使得混凝土强度不足，进而出现龟裂［2］。风速越大，水分蒸发速度会变得越快（见表2）。
表2 风速对水分蒸发速度的影响
2.4 沉降收缩裂缝
沉降收缩裂缝多见于混凝土表面，在浇灌环节会频繁发生，等到混凝土硬化以后终止。浇捣混凝土时，粗骨料由于自重大会向下沉，而水泥浆会上浮。受粗骨料和钢筋埋设等因素的影响，混凝土内彼此分离。此外，混凝土组成材料有问题时，也会出现开裂现象。
2.5 沉陷裂缝
沉陷裂缝是工程项目结构地基不稳、回填土压实度不够而造成的不均匀沉降。冬季，模板会支在冻土表面，冻土化冻后也会出现不均匀沉降。这类裂缝属于贯穿裂缝，会与地面保持30°～45°的幅度发展，存在明显的错位现象。但是，只要地基变形稳定，工程项目沉陷裂缝就很稳定。
3.1 温度裂缝的预防
混凝土初凝前是混凝土养护的关键阶段，施工时需格外重视。夏季施工时，混凝土泵送要严格控制混凝土的入模温度。冬季施工时，应加大混凝土浇筑的分层厚度，混凝土结构厚度宜在1 m左右。在对混凝土表面温度进行控制时，因表面混凝土裸露在大气中，混凝土表面温度相比内部温度更低，故需对拆模完成之后的部分及时做浇水养护。严格按照相关规范要求进行温差控制，浇筑完成后的前5天，每隔2 h记录1次温差，第10天后则每隔6 h记录1次温差。
3.2 干缩裂缝的预防
预防干缩裂缝要注意5个方面：一是选择粉煤灰水泥或中低热水泥，使得混凝土水泥用量变少。二是控制混凝土配合比时要注意水灰比的数值，可适当加入一些减水剂。三是严格控制骨料、砂的含水率。四是做好混凝土早期养护，延长混凝土养护时间。养护时要采用有效的保温养护措施，并做好温度记录，保温的材料有毛毡、塑料薄膜等。在实际浇筑时，还要对终凝混凝土做好保温保湿，并适当浇水（如图1所示）。五是实施合理的混凝土浇筑工艺（如图2所示）。混凝土出料口均配设1个振捣棒，第一阶段在出料处，保证能够自然流淌；
第二阶段在坡脚处，保证在混凝土下方操作；
第三阶段在斜面中间位置，保证各个点维持相关技术指标。通过这一系列的做法，能够解决建筑物中的裂缝问题［3］。
图1 底板大体积混凝土维护图
图2 混凝土分层振捣示意图
3.3 塑性收缩裂缝的预防
预防塑性收缩裂缝要注意5个要点：一是要选择早期强度偏高的硅酸盐水泥。二是要对混凝土水灰比加以控制，严禁随意在混凝土内加水，缩减水泥、水的用量。三是要保证基层、模板浇水的均匀，避免出现过于干燥的情况，保证混凝土塑性收缩。四是在混凝土表面盖上潮湿草垫或塑料薄膜，及时养护好混凝土。五是在大风、高温天气里设置挡风设备或遮阳设备。
3.4 沉降收缩裂缝的预防
沉降收缩裂缝是大骨料优先下沉和钢筋埋设件不合理所导致的，为此在实际施工时应当做到分段定点、循序推进。首先，泵送效率需有所提高，保障浇筑上下层混凝土的间隔时间不超过初凝时间［4］。依据混凝土泵送情况，每个浇筑带前后要设两道振动器，一道设在混凝土出料口，保障上部混凝土的密实；
另一道设在混凝土坡脚，保障下部混凝土的密实。推进浇筑时要注意跟进振动器，浇筑完成后要用铁滚筒碾压，保证混凝土收缩裂缝的闭合。
3.5 沉陷裂缝的预防
沉陷裂缝的控制应当从以下5个方面着手：第一，若施工区域有填土地基、松软土，需要先夯实加固。第二，要保证模板有足够的强度、刚度和良好的支撑效果，地基受力保持均匀。第三，如果地基遭到水浸泡，要及时采取相应的处理措施。第四，根据混凝土的同条件养护试块对混凝土构件的拆模时间进行严格控制。第五，对冻土施工地区搭建的模板做出相应的要求。
在建筑施工中必然会存在混凝土结构裂缝，其产生的原因是混凝土内部不均匀变形而出现约束应力。导致混凝土开裂的原因包括材料原因、结构外力原因、施工原因、环境原因等，不同的原因致使混凝土裂缝表现各有差异。本文主要探讨工业与民用建筑施工中混凝土结构裂缝形成机理、原因、类型，进而提出相应的预防要点。混凝土结构裂缝主要包括温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、沉陷裂缝5种，在预防这5种裂缝时需采取合理的措施与方法。本文的研究能够提高混凝土结构裂缝的处理质量，避免建筑物裂缝病害的扩大化。
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