浅谈建筑施工中的混凝土裂缝控制

浅谈建筑施工中的混凝土裂缝控制

姜云峰

[摘要]对建筑施工中混凝土裂缝产生的原因进行分析 ，同时提出裂缝控制的措施。

[关键词] 裂缝 收缩应力

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。微裂缝对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害，但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的裂缝。当混凝土裂缝的宽度超过规定的限值时，会影响建筑物和构件的适用性和耐久性，不仅有损外观形象，还会造成钢筋外露、腐蚀并减小建筑结构抵抗荷载的能力，降低建筑结构的整体性和刚度。  　　裂缝产生的形式和种类很多，要想控制解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手，正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。因此，探讨混凝土裂缝产生的原因和控制方法，对施工质量的控制很有益处。  　　1建筑施工中混凝土裂缝产生的原因分析  　　1.1建筑结构设计的原因  　　建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝，主要表现在：结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝；对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝；构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝；未充分考虑混凝土构件的收缩变形；采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发、体积逐渐缩小，产生收缩，而板的四周由于受到支座的约束，不能自由伸展，当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时，必然引起现浇板的开裂。  　　1.2混凝土材料的因素  　　首先，不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大，而粉煤灰水泥收缩值较小，快硬性水泥收缩大。一般来说，其水灰比不变，水泥用量越多，混凝土的收缩率越大，因为混凝土的干缩主要产生于水泥浆的干缩，水泥浆越少，混凝土中骨料对干缩的制约作用越显著。  　　其次，混凝土中水的蒸发引起混凝土的收缩，水灰比越大水泥浆越稀，收缩率越大开裂的可能性也越大。同时减少用水量和水泥量对于改善干缩、提高混凝土的抗裂更为有效，但应在正确的方法指导下采用，必须保证混凝土的设计强度要求。  　　再次，粗细骨料含泥量过大、骨料颗粒级配不良都会造成混凝土收缩增大，从而诱导裂缝的发生，骨料的密度大、级配好、弹性模量高、骨料粒径大则可减少混凝土的收缩。外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收缩和徐变，从而会对混凝土的开裂产生影响，掺有外加剂的混凝土干缩值较大，特别是初期干缩值较大。防止裂缝的有效方法是使用膨胀剂，混凝土初期膨胀，后期干缩值小，能有效控制裂缝的发生。  　　最后，混凝土中使用的钢筋越多，产生的握裹力越强，从而约束了混凝土的变形，减少了收缩量，也防止了裂缝的产生。使用焊接钢筋网，纵筋、箍筋布置合理，布置细而密的钢筋能有效地防止裂缝。

1.3坡屋面渗漏的基本原因 　　就坡屋面渗漏的原因，我曾经走访过一些工程和相关的一些工程技术员进行过探讨。得知每当雨季来临时屋面天沟，阴阳角，老虎窗泛水处等就出现渗漏现象，个别顶楼也出现渗漏现象，查找渗漏点非常难。我们通过观察发现，每当下大雨时，雨水非常大，雨流非常急，下雨的方向同屋面成一定角度，雨水就会呛入卷材内部。在卷材下面流淌或雨水呛入屋面瓦下，在瓦下流淌。雨水通过水泥沙浆结合层，保护层和水泥沙浆找平层及密实度不理想屋面板混凝土渗入室内，形成屋面渗漏。就其形成渗漏的原因，我认为施工时每个施工环节质量精度不够也就是与现行的质量规范的要求有一定差距才产生以上问题。　　现就坡屋面渗漏问题的每个环节进行分析及防治方法。与建筑同仁一起探讨一下，不妥之处请指教。

1.4坡屋面模板的支设  　　坡屋面模板支设是整个屋面系统的一个关键部分。它关系到屋面的坡度及屋面上的钢筋绑扎、混凝土施工的稳定性，安全性，可靠性，这就要求支模牢固、稳定、有足够抗击一切荷载的能力。在施工前，要求技术员对技术工人进行技术交底，使工人领会设计意图，以及高空作业一切安全注意事项。施工时找好屋面的坡度，特别是屋面板材，要注意屋脊，天沟，阴阳角处的板材连接一定要密实，板缝调整好，容易跑浆的地方要堵好，配套工种预留孔洞一定要留的牢固不位移。模板表面刷上隔离剂，拆模板时混凝土表面观感好、质量好，如：板缝不堵好，混泥土跑浆，拆模板时混凝土出现蜂窝、麻面、狗洞、混凝土密实度不好是混凝土抗渗性不好的主要原因之一。 　　1.5混凝土材料的配合比  　　集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。混凝土水灰比过大，或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中，使楼板表面出现裂缝，而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，拉力强度低，容易因塑性而产生裂缝。配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等。  　　1.6施工工艺及养护的原因  　　首先，混凝土拌和不匀、拌和时间过长，运输时间过长、运输泵送时改变了配合比，浇筑顺序不合理、速度太快等施工会改变混凝土的质量，降低混凝土的性能，引起浇筑后混凝土结构或构件的裂缝。现场振捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣抽撤过快，会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的发生。  　　其次，混凝土的养护可改变混凝土的水化反应速度，影响混凝土的强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长。则混凝土收缩越小。在养护的过程中必须严格控制混凝土的水化热，对拌和好的混凝土进行预冷却以降低温度，使浇筑后混凝土的最高温度与温度梯度最小，外界对混凝土的约束最小。混凝土养护的目的是为了保证混凝土的正常凝结、硬化。混凝土养护时间过短，保持的湿度过低都会使得混凝土收缩变大，会引起裂缝。  　　最后，施工中，振捣棒直接搁在钢筋上进行振动，钢筋被扰动，同时使得浇筑完的混凝土过早受到振动，影响了钢筋与混凝土的握裹作用，也影响了混凝土的均匀性与密实性。钢筋保护层厚度不足，造成钢筋与混凝土的握裹作用减小，对混凝土变形开裂的约束作用减弱。在风速过大或烈日暴晒的情况下施工，混凝土的收缩值大。大体积混凝土构件浇筑后，抹面的次数和保温工作不到位，易产生表面收缩裂缝。  　　2建筑施工中混凝土裂缝的防制措施  　　2.1做好施工前的设计和准备工作。  　　在建筑结构设计中，应处理好处于约束状态下的结构设计，当结构没有足够的变形余地时，在结构设计中合理配置构造钢筋，防止裂缝的产生；设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中，如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用构造配筋等加强措施；积极采用补偿收缩混凝土技术。  　　尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管予埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。混凝土工人在浇筑时，对裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域，应铺设临时活动跳板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。  　　2.2注重混凝土原材料的选择和配比。  　　首先，混凝土中如果采用吸收率较大的骨料，干缩较大、骨料含泥量较多时，会增大混凝土的干缩性；骨料粒径较大、级配良好时，由于能减少混凝土中的水泥浆用量，所以混凝土干缩率较小。掺加粉煤灰能减少水泥用量并有效降低水化热，可降低混凝土单方用水量和水泥用量，还可减少混凝土自身体积收缩。同时，在混凝土中掺加粉煤灰或高效减水剂不仅能使混凝土具有较好的和易性、可泵性、抗渗性、抗离析好，减少泌水现象发生、有利于混凝土表面处理。  　　其次，配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热；选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂；积极采用合适的掺和料和混凝土外加剂，抑制碱骨料反应；正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。  　　最后，根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比，严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，控制砂的粒径及含量，减少空隙率以减少混凝土收缩量，提高混凝土抗裂强度。

2.3强化混凝土浇捣工作的要求。  　　首先，浇捣时振动棒建议采用垂直振捣，行列式排列，做到快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。由于很多泵送混凝土的自由流淌，形成混凝土的分层浇筑。在振捣上一层时，应插入下一层中，以消除两层中间的接缝，上一层混凝土的自然形成厚度不能超过振动棒长的1.25倍。混凝土的振捣时间不宜过长，一般为8s～10s，以防止石子下沉造成混凝土结构不均匀。混凝土浇到面层时，表面应抹平压实，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。  　　其次，浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土；对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。支摸板时要保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。  　　最后，严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位，以免形成潜在的冷缝或薄弱点。混凝土浇到面层时，表面应抹平压实，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。 

2.4屋面混凝土施工  　　在屋面混凝土施工前，认真检查屋面模板的平整度及缝隙，已绑好的钢筋位置是否准确，上下屋面层钢筋网片的距离，确保混凝土钢筋保护层厚度，在上下屋面钢筋网片之间安放铁马镫，使整个屋面钢筋网片的厚度一样，这样就保证了施工完的混泥土厚度一致，预留好老虎窗的钢筋槎子，待第二次浇筑混凝土时用，水电预留管应设专人负责。

2.5屋面混凝土的裂缝产生的原因及预防  　　在混凝土施工时，混凝土配制是关键，水灰比太大，坡屋面混凝土不易成型易流淌，水灰比太小，混凝土太干，成型后混凝土密实度不好，强度低。在打混凝土前，我们要试配出最佳水灰比的混凝土。易成型、和易性好，施工时，首先采用人工混凝土初次找平，然后用平板振捣快拉振实的方法，人工找平多次碾压，确保表面平整密实光洁。同时，在屋面混凝土中预留钢筋、埋件，待屋面做苯板施工时用。屋面屋脊及天沟，阴阳角的混凝土要挂线一次施工到位，避免混凝土成型后，再人工修整影响混凝土强度，施工后的混凝土要及时覆盖养生。大面积混凝土因温度的变化，易产生混凝土表面龟裂缝，其裂缝产生的大小，与所用水泥品种、骨料、外加剂有直接关系。为了更好地保证工程质量，我们从几个方面进行预防措施。　　2.6采取合理的养护措施。  　　首先，保温养护是混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇注块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力。可以降低混凝土浇注块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。  　　其次，适当提高养护环境温度有利于减少内外温差、缓解降温速度，从而减小温度应力，也有利于混凝土强度增大和应力松弛发挥作用，可以避免混凝土因表面干裂而产生的塑性收缩。养护期间混凝土表面温度与其中心温度之差不大于25℃。混凝土浇灌过程中，如遇风雨天气，应搭设防雨彩条布进行遮盖，同时周边做好明沟排水工作，防止雨水流进基坑内，保证混凝土浇灌的连续性和施工质量。 

混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要，特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水，并大量减少混凝土初期收缩裂缝的产生。过早的养护会影响混凝土的胶结能力；而过迟的养护，混凝土会因受日晒风吹令其表面游离水分过快蒸发，水泥由于缺乏必要的水化水，从而产生急剧的体积收缩(据有关资料反映， 当混凝土表面的水分蒸发率超过0.5kg／m2*h时，混凝土体积将急剧收缩)，此时的混凝土早期强度低，未能抵抗该种收缩应力而产生开裂。特别是在夏、冬两季，因昼夜温差较大，养护不当最容易产生温差裂缝。　　最后，加强现浇板浇捣的养护工作。混凝土养护是整个施工过程中不可缺少的一个重要环节，忽视对混凝土的养护，既会降低混凝土的强度，又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝，尤其在高温下施工，更应经常浇水养护，这样既可减少因温度产生的裂缝，也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力，有效控制裂缝。  　　3混凝土裂缝的控制措施  　　3.1优选水泥品种。混凝土结构引起裂缝的主要原因之一是由于水泥水化热的大量积聚致使混凝土出现早期升温及后期降温而产生的温差变化，为此，在施工中可采取一些措施，如选用矿渣水泥、粉煤灰水泥等低热水泥品种来配制混凝土。  　　3.2 控制材料的使用。根据施工的具体条件降低水灰比，减少水的用量，提高混凝土的密实度，可以减少混凝土的泌水、离析等现象，使混凝土的收缩变形减小。施工时尽可能选用良好的颗粒级配方案，用颗粒级配大的粗中砂来拌制混凝土，严格控制砂、石中的含泥量。另外，还应控制施工工期，尽量不要在高温季节施工，可减少温差应力对混凝土变形的影响。  　　3.3提高操作水平。加强混凝土振捣，可以提高混凝土的密实性和抗拉强度；加强对混凝土成品的保护和养护，避免温差裂缝的产生；对已浇筑好的混凝土应在浇筑后lO到12小时内及时做好浇水养护， 以使混凝土有足够的湿度保持水化反应，并且连续养护日期一般不少于半个月。这样，不仅有利于混凝土在规定龄期内达到设计要求的强度，而且还可以在养护时降低混凝土的表面温度，减少混凝土内部的约束作用，防止收缩裂缝的产生。  　　3.4控制钢筋位置。在绑扎构造钢筋时为防止钢筋走位，可以用一些技术措施进行控制，从而有效地控制和减少板面裂缝的发生。  　　4混凝土裂缝处理  　　依据混凝土裂缝宽度，深度以及扩展情况，采取不同的处理方法。  　　(一) 对于浅表面裂缝(沉缩裂缝，干缩裂缝)，缝宽小于0.5m，可用下列方法：  　　1. 裂缝表面清理干净，用水泥浆刮抹。  　　2. 稍深一些的裂缝，沿裂缝凿去薄弱部分， 用水冲洗后，用1：2水泥砂浆修补。  　　(二) 裂缝较深(10mm以上)  　　1. 注射环氧树脂黏合剂。注射前，用电吹风吹干裂缝，然后用注射器把黏合剂缓慢注入，至全部充满。  　　2. 裂缝口扩成v型，用毛刷清除粉末，用电吹风吹干，在扩口内填入环氧树脂胶泥即可。　　裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。在施工中切实抓好混凝土的配和比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节，通过改善混凝土的质量并采取有效的浇注后的防治措施，混凝土的裂缝现象是可以避免的。