董文龍 薄東航

摘要：土木工程中，混凝土結(jié)構(gòu)占據(jù)比重較大，但是在內(nèi)外因素的影響下，混凝土結(jié)構(gòu)普遍存在著裂縫問題，直接影響結(jié)構(gòu)物的耐久性和承載性，危害較大。本文首先指出了混凝土裂縫的危害，其次分析了混凝土裂縫的成因，最后提出了混凝土裂縫的控制措施，并從材料質(zhì)量控制、材料配比控制、冷卻管降溫控制等方面闡述相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；形成原因；控制措施

改革開放以來，我國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)展，在此背景下，我國(guó)的建筑行業(yè)也取得了令世人矚目的成就，涌現(xiàn)出大量新型的高強(qiáng)度和高性能建筑材料，如高強(qiáng)混凝土、塑料纖維混凝土、超高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、輕質(zhì)混凝土、超高性能混凝土、玻璃纖維混凝土、鋼纖維混凝土、碳纖維混凝土、約束混凝土等，都大量應(yīng)用在我國(guó)的建筑領(lǐng)域。但需要說明的是，混凝土的裂縫問題一直是困擾相關(guān)從業(yè)人員的技術(shù)難題，其已經(jīng)對(duì)正常的生活和生產(chǎn)產(chǎn)生了極大的影響。為此，有必要對(duì)混凝土裂縫的成因和控制措施進(jìn)行探討。

1 混凝土裂縫的危害

混凝土，其原材料來源較為便捷，價(jià)格便宜，且擁有較高的抗壓強(qiáng)度和耐火性，不僅如此，混凝土還可以依據(jù)模具的形狀來完成各種形狀的澆筑，且后期無需過多的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，因而是當(dāng)前土木工程中應(yīng)用最為廣泛的一種建筑材料。但是，混凝土實(shí)際上就是一種以水泥為主體的膠凝材料漿體，其是由水泥、砂石骨料、水以及諸多材料按照幾種固定比例混合攪拌而成的水泥基復(fù)合材料?；炷猎趶墓嘧⒌秸駬v的過程中非常容易發(fā)生骨料沉降、水泥漿體浮升的情況，從而使得混凝土的內(nèi)部與表面產(chǎn)生許多細(xì)微的裂縫。通常來說，混凝土的裂縫可以分成微觀裂縫與宏觀裂縫兩種。其中，骨料裂縫、水泥石裂縫等被稱為微觀裂縫，微觀裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)本身是無害的。但隨著環(huán)境、養(yǎng)護(hù)與荷載條件的變化，微觀裂縫會(huì)逐漸演變成宏觀裂縫，如果宏觀裂縫的寬度超過規(guī)定的范圍，則會(huì)成為土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害，輕者出現(xiàn)滲漏，腐蝕內(nèi)部的鋼筋材料，縮短工程的使用壽命，重者還會(huì)對(duì)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生重大威脅。一般來說，混凝土裂縫的危害主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 建筑安全隱患

土木工程中的裂縫除了影響建筑的美觀和功能使用之外，最重要的是會(huì)帶來各種各樣的安全隱患，比如，水塔、水池等建筑物如果出現(xiàn)裂縫，必然會(huì)影響人們的正常使用；再比如，一些對(duì)氣密性有著嚴(yán)格要求的建筑物，如核電站等出現(xiàn)裂縫，則非常容易給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來極大的危害。

1.2 防水功能減退

不少混凝土構(gòu)筑物對(duì)于防水功能的要求也相對(duì)較高，如果混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，則非常容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而降低建筑的防水功能。不僅如此，如果混凝土裂縫長(zhǎng)時(shí)間被水侵蝕，還會(huì)擴(kuò)大裂縫的寬度，從而威脅建筑物的安全性。

1.3 影響耐久性

混凝土出現(xiàn)裂縫后，空氣會(huì)隨著裂縫進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，與其中的金屬部件接觸，在水分和空氣的雙重影響下，金屬部件很容易發(fā)生銹蝕，這就會(huì)直接改變混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，從而降低混凝土性能的持久性。除此之外，裂縫也會(huì)導(dǎo)致水分和混凝土內(nèi)部的堿集料發(fā)生反應(yīng)，在混凝土內(nèi)產(chǎn)生膨脹作用，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形和開裂，長(zhǎng)此以往，混凝土的強(qiáng)度和耐久性會(huì)不斷降低。

2 混凝土裂縫的成因

2.1 材料配比不當(dāng)

混凝土的配比材料一般有水泥、砂、水、骨料和外加劑等，如果其中一類的材料的含量偏高或者偏低，那么就有可能會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。如，在混凝土配比的過程中，沒有良好地掌握加水和加灰的含量，就會(huì)加大混凝土結(jié)構(gòu)自身的收縮程度，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。再如，砂石中的含泥量太高，就會(huì)大大降低混凝土的強(qiáng)度與抗?jié)B性，而在干燥時(shí)，就很有可能會(huì)引發(fā)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。而水中如果含有較多的雜質(zhì)，那么，就會(huì)普遍出現(xiàn)鋼筋銹蝕等現(xiàn)象，不僅會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，而且會(huì)造成混凝土表面的輕微裂縫。如果砂漿的稠度較低，那么，就會(huì)加大砂漿的干縮量，在灰縫位置處易于出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2 施工工藝不嚴(yán)格

在施工過程中，施工工藝不嚴(yán)格也會(huì)導(dǎo)致混凝土呈現(xiàn)裂縫，具體情況如下：

一是沒有嚴(yán)格落實(shí)分層澆筑，使得鋼筋密集區(qū)處未能達(dá)到足夠密實(shí)的振搗。

二是在混凝土攪拌和運(yùn)輸時(shí)，有可能會(huì)發(fā)生較大高度的自由下落，這樣一來，就會(huì)使得混凝土發(fā)生明顯離析，當(dāng)運(yùn)用于土木工程中，也就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

三是模板的支撐或者構(gòu)造不當(dāng)，在硬化時(shí)，混凝土有可能會(huì)發(fā)生漏水、漏漿或者變形等情況。

第四，沒有實(shí)現(xiàn)連續(xù)的澆筑，或者停頓了較長(zhǎng)的時(shí)間，也會(huì)造成混凝土裂縫。

2.3 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

當(dāng)施工結(jié)束之后，還需要對(duì)混凝土進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)，從而在保證混凝土硬化水平的前提下，盡可能地減少混凝土的開裂現(xiàn)象，然而，一些建筑施工單位，往往沒有按照相關(guān)要求來進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣一來，就導(dǎo)致混凝土在一定程度上出現(xiàn)裂縫，與此同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、蜂窩、麻面或者脫落等一些質(zhì)量問題。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

第一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，沒有充分考慮到構(gòu)件應(yīng)力和斷面，導(dǎo)致構(gòu)件的偏心度較高，也可能會(huì)造成斷面異變，從而形成強(qiáng)度較高的集中應(yīng)力，在這種情況下，就很有可能會(huì)出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象。

第二，鋼筋的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)要求不相符合，也就是說，鋼筋的用量太少，缺乏支撐力，從而造成混凝土開裂。

最后，選用混凝土的等級(jí)與工程的參數(shù)要求不符，即摻灰量較低或者較高，也會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。除此之外，如果沒有將環(huán)境溫度這一因素考慮在內(nèi)，所配備的鋼筋不具備抗溫度收縮能力，也會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

3 混凝土裂縫的控制措施

3.1 加強(qiáng)材料質(zhì)量控制

建設(shè)單位與施工單位應(yīng)該聯(lián)手，一起加強(qiáng)關(guān)于水泥的篩選、采購(gòu)工作，從而保證水泥的質(zhì)量可以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生硬化、結(jié)塊等各種質(zhì)量問題。此外，還應(yīng)該大力控制游離氧化鎂、游離石灰和三氧化硫等材料的含量，從而確保進(jìn)入到生產(chǎn)線中的水泥都符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而沒有混入過多的有害物質(zhì)。

與此同時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)水泥的儲(chǔ)運(yùn)工作，從而防止水泥受潮現(xiàn)象的發(fā)生，消除相關(guān)負(fù)面影響。

3.2 加強(qiáng)材料配比控制

混凝土的配置直接關(guān)系著土木工程的施工質(zhì)量。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于3m3的混凝土來說，每當(dāng)水泥含量增多10kg，那么，水化溫度就會(huì)隨之增長(zhǎng)1℃。因此，在確定混凝土配合比時(shí)，不僅要符合土木工程的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，而且還要盡可能地減少用水，降低水灰的比例，同時(shí)嚴(yán)格地控制水泥用量。正常來說，對(duì)于3m3的混凝土，水泥用量不應(yīng)該超過410kg，這樣能有效防止溫度應(yīng)力對(duì)混凝土產(chǎn)生不良影響。

3.3 加強(qiáng)冷卻管降溫控制

一般情況下，在施工過程中，要提前在混凝土內(nèi)部鋪設(shè)冷卻管路，從而對(duì)硬化混凝土的內(nèi)部溫度進(jìn)行有效控制，而且還可以在混凝土澆筑之后，進(jìn)行通水循環(huán)，達(dá)到冷卻狀態(tài)。正常施工條件下，冷卻管路的水量大約在15畝/小時(shí)。當(dāng)混凝土處于初凝狀態(tài)時(shí)，可以加強(qiáng)出水保溫和養(yǎng)護(hù)，通過真空壓漿的方式來實(shí)現(xiàn)壓漿和注漿。

3.4 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制

在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要注意應(yīng)力集中等相關(guān)問題，按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，有針對(duì)性地對(duì)裂縫寬度進(jìn)行選擇，并加以嚴(yán)格控制，并且還要考慮到地基的不均勻沉降現(xiàn)象。在這種情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，也更加科學(xué)、合理，能夠有效防止混凝土出現(xiàn)裂縫。

4 結(jié)論

混凝土裂縫作為一個(gè)歷史問題，普遍存在于土木工程中，裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的耐久性與承載性，而且會(huì)威脅到整個(gè)建筑物的安全。而混凝土裂縫的成因是十分復(fù)雜的，總體上可以分為內(nèi)因和外因兩大類，這就要求在土木工程中，加強(qiáng)混凝土裂縫的預(yù)防和控制。從設(shè)計(jì)、施工，到建設(shè)、監(jiān)理等各個(gè)方面，都應(yīng)該進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，針對(duì)材料、施工及后續(xù)養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)來跟蹤并控制混凝土裂縫，對(duì)于已經(jīng)存在的裂縫，也要細(xì)致地分析原因，并及早加以處理，從而為土木建筑的穩(wěn)定與安全提供可靠保障。

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作者簡(jiǎn)介：

董文龍（1988），男，漢族，河南商丘人，碩士，助教，研究方向：橋梁與隧道工程結(jié)構(gòu)；

薄東航（1993），男，漢族，河南淇縣人，本科，研究方向：淺談混凝土裂縫成因和控制措施。