王景榮

深圳市房屋安全和工程質(zhì)量檢測鑒定中心，中國·廣東 深圳 518000

1 引言

改革開放以來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國進行了大規(guī)模的建設(shè)。但在建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，房屋出現(xiàn)了不同類型、不同程度的裂縫問題，引起了相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。因此，對房屋裂縫產(chǎn)生的原因進行深入的分析，在此基礎(chǔ)上研究有效防治方法，從而使房屋裂縫問題得到有效的控制具有重要意義。論文分為兩部分，以建筑結(jié)構(gòu)施工過程中房屋裂縫作為對象進行探討：第一部分分析了不同建筑結(jié)構(gòu)裂縫種類、產(chǎn)生的原因及危害；第二部分應(yīng)用多種技術(shù)和手段探討了建筑結(jié)構(gòu)施工中房屋裂縫的有效防治方法。

2 建筑結(jié)構(gòu)裂縫的種類、產(chǎn)生的原因及危害

建筑結(jié)構(gòu)裂縫根據(jù)引起的荷載作用不同可以分為兩大類：①由外部荷載作用或次應(yīng)力引起的裂縫；②由變形（如混凝土的收縮和膨脹、溫度、不均勻沉降等）引起的裂縫[1]。靜荷載、動荷載等外部荷載作用引起的裂縫主要由于構(gòu)件的應(yīng)力超過了材料強度極限值；次應(yīng)力引起的裂縫主要由于設(shè)計時計算模擬的假定與實際結(jié)構(gòu)不符，忽略了結(jié)構(gòu)中次應(yīng)力導(dǎo)致。變形引起的裂縫是由于結(jié)構(gòu)有變形要求，當(dāng)變形受到限制時產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力超過一定數(shù)值后引起開裂。

建筑結(jié)構(gòu)中常見的裂縫主要有：常規(guī)主體結(jié)構(gòu)的受力裂縫；大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫、梁板結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫、后砌結(jié)構(gòu)不均勻沉降引起的裂縫、二次砌筑填充墻體的裂縫等。

2.1 常規(guī)主體結(jié)構(gòu)的受力裂縫

在建筑結(jié)構(gòu)施工中，常規(guī)主體結(jié)構(gòu)的受力裂縫較為常見，主要類型有：受彎構(gòu)件受拉區(qū)混凝土的開裂、受剪壓構(gòu)件的開裂、受拉構(gòu)件的開裂、受壓構(gòu)件的開裂、受扭構(gòu)件的開裂等。主體結(jié)構(gòu)的受力裂縫主要是由于現(xiàn)場施工荷載大于原設(shè)計荷載引起的。

主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力裂縫后，可能會存在以下幾個方面的危害：①影響建筑正常使用功能，例如地下室外墻因裂縫導(dǎo)致長期污水滲入，會影響地下室的溫度、濕度及空氣質(zhì)量等；②鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后，鋼筋直接與空氣接觸，鋼筋銹蝕速率增大，結(jié)構(gòu)耐久性能降低；③結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫后，構(gòu)件承載能力降低，如不及時采取修復(fù)處理，構(gòu)件進一步變形產(chǎn)生附加內(nèi)力，裂縫進一步開展，最終影響主體結(jié)構(gòu)安全（見圖1）。

圖1 某房屋圓柱剪壓裂縫

2.2 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫

一般現(xiàn)澆的筏式底板、地下構(gòu)筑物、大型設(shè)備基礎(chǔ)等容易由于溫度應(yīng)力、收縮、膨脹引起裂縫的結(jié)構(gòu)，稱為“大體積混凝土結(jié)構(gòu)”。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫主要由于施工中水泥水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度急劇上升，溫度應(yīng)力劇烈變化，以及養(yǎng)護時混凝土收縮等引起[2]。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫影響建筑物的使用功能和主體結(jié)構(gòu)的安全，可能降低建筑物的使用壽命。大量實際工程經(jīng)驗表明，對大體積混凝土裂縫進行有效的補裂和堵漏是極為困難的，有些裂縫經(jīng)過長時間、反復(fù)的堵漏也并不成功，最終因停工整頓消耗的費用可能遠超過土建投資的費用。

2.3 梁板結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫

為減小由于溫差和混凝土收縮等變形作用效應(yīng)的影響，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對結(jié)構(gòu)伸縮縫的設(shè)置間距進行了要求[3]。但由于建筑物功能、外觀或使用上的特殊要求，結(jié)構(gòu)伸縮縫的設(shè)置間距越來越長。當(dāng)結(jié)構(gòu)伸縮縫間距設(shè)置過長時，設(shè)計的抗裂加強措施不足、混凝土收縮變形較大，或者施工時溫度變化較大都可能使梁板結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫。

梁板結(jié)構(gòu)中樓板的裂縫多為垂直于板塊長度方向，裂縫寬度0.5 mm 至數(shù)毫米，一般沒有構(gòu)件承載能力不足的危險，危害程度較輕，但對構(gòu)件持久強度有一定影響（見圖2）。

圖2 某超長混凝土結(jié)構(gòu)樓板開裂損傷圖

2.4 后砌結(jié)構(gòu)不均勻沉降裂縫

當(dāng)后砌結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)建設(shè)時間相差較長，后砌結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)未設(shè)置沉降縫時，后砌結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生因不均勻沉降的裂縫。后砌結(jié)構(gòu)不均勻沉降裂縫主要由于后砌結(jié)構(gòu)施工前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本完成了沉降，后砌結(jié)構(gòu)施工后原結(jié)構(gòu)的沉降小于后砌結(jié)構(gòu)的沉降，后砌結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的沉降差使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂[4]。

此類裂縫多表現(xiàn)為斜向和豎向兩種形態(tài)，裂縫的產(chǎn)生會影響后砌結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的整體性，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能。

2.5 二次砌筑填充墻體裂縫

二次砌筑填充墻體裂縫主要由于溫度應(yīng)力、混凝土和墻體之間不同線膨脹系數(shù)和收縮率引起。當(dāng)溫度變化或材料收縮時，由于兩種材料的膨脹系數(shù)和收縮率不同，混凝土和墻體將產(chǎn)生不同的變形。當(dāng)房屋一部分結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，第二部分受到另一部分結(jié)構(gòu)的約束時，必然在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)墻體的主拉應(yīng)力超過砌體的抗拉強度時，就會產(chǎn)生裂縫。在填充墻中間位置及與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的交接處極易出現(xiàn)該類裂縫。

此類裂縫的產(chǎn)生一般不影響主體結(jié)構(gòu)的安全性，但影響建筑的正常使用和美觀。

3 建筑結(jié)構(gòu)施工中房屋裂縫的有效防治方法

3.1 施工模擬計算指導(dǎo)現(xiàn)場施工

施工過程中主體結(jié)構(gòu)的受力裂縫主要由于實際施工荷載大于設(shè)計荷載，或者主體結(jié)構(gòu)設(shè)計時未考慮施工過程的影響引起。一般建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，會給出樓面使用荷載的限值。建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，施工材料等的堆載應(yīng)小于設(shè)計規(guī)定限值要求。當(dāng)需要使用大型機械設(shè)備或超設(shè)計堆載時，應(yīng)在施工前進行模擬計算。通過分析，在設(shè)備或堆載作用下主體結(jié)構(gòu)承載能力滿足要求時，才能允許施工作業(yè)，從而防止施工過程中主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力裂縫。

對大體積混凝土結(jié)構(gòu)、超長混凝土結(jié)構(gòu)等特殊結(jié)構(gòu)，在進行澆筑、養(yǎng)護前，可將溫度、收縮影響等作為重點考慮因素，進行模擬分析，編制專門澆筑、養(yǎng)護施工指南，指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)。

3.2 優(yōu)化混凝土配合比

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的一個重要原因是水泥水化熱使得混凝土內(nèi)部溫度上升引起。為減小施工時混凝土塊體內(nèi)部溫度變化，混凝土配合比選擇時可考慮在滿足設(shè)計及相關(guān)國家規(guī)范標準要求的前提下，盡量減少水泥用量[5]。例如，在混凝土配比選擇不同粒徑粗骨料進行級配時，可應(yīng)選擇緊密密度最大、孔隙率最小的級配，從而減小骨料表面及和孔隙率，來達到減少水泥用量的目的。

3.3 優(yōu)選施工材料

為減小水泥水化熱的影響，配制大體積混凝土選用水泥時，應(yīng)優(yōu)先選擇符合現(xiàn)行國家標準前提下水化熱低的礦渣水泥。在選擇水泥品種前，可按國家現(xiàn)行標準進行水化熱測試。

混凝土裂縫的另一個重要原因是混凝土的收縮。因此，在選擇混凝土材料時，應(yīng)該優(yōu)先選擇收縮率較小的水泥。采用收縮小、水化熱低的硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥或普通硅酸鹽水泥，能有效減少混凝土塑性收縮、干縮裂縫及表面溫度裂縫的出現(xiàn)[6]。在進行混凝土配比時，應(yīng)特別注意外加劑對收縮的影響，新外加劑未取得成熟經(jīng)驗以前，不得輕易選用。選用外加劑時應(yīng)滿足下列規(guī)定：①混凝土中摻用的外加劑品種和比例應(yīng)通過試驗確定；②外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范標準要求。

3.4 優(yōu)化澆筑與養(yǎng)護方法

大體積混凝土結(jié)構(gòu)可采用分層連續(xù)澆筑、推移式澆筑等方法。混凝土澆筑的厚度可綜合振搗器的作用深度和混凝土和易性確定，且在前一層混凝土初凝前，后一層混凝土必須完成澆筑。

混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時嚴格按溫度控制措施要求進行養(yǎng)護，必須滿足以下幾個方面要求：①在施工的過程中確保澆筑塊體里表溫差及降溫速度滿足溫控指標要求；②保溫養(yǎng)護持續(xù)時間，需要根據(jù)混凝土溫度應(yīng)力確定；③保溫養(yǎng)護過程中，混凝土表面應(yīng)保持濕潤。

3.5 運用先進裂縫修復(fù)技術(shù)

在進行建筑結(jié)構(gòu)施工時，應(yīng)優(yōu)先使用各種方法防止裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)積極采用裂縫修補技術(shù)手段，對裂縫進行及時修復(fù)，防止裂縫進一步開展，避免其影響建筑使用性和主體結(jié)構(gòu)安全性。對于不影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的裂縫、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫，可采用防水性化學(xué)灌漿料進行表面修補；對于影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的裂縫，可采用補強型化學(xué)灌漿料進行修復(fù)。對于寬度較小、深度較淺的裂縫可采用表面修補法進行修復(fù)；對于深度裂縫、防滲要求較高的裂縫可采用壓力灌漿法進行修復(fù)。

3.6 提升施工人員專業(yè)素質(zhì)

在房屋建筑施工中，應(yīng)該重視人員的施工技術(shù)水平，只有提升他們的專業(yè)素質(zhì)，才能取得更好的建設(shè)成果。根據(jù)大量工程實例調(diào)查結(jié)果表明，施工人員技術(shù)水平不達標也是建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫一個重要因素之一。因此，施工單位應(yīng)對技術(shù)人員積極開展培訓(xùn)，讓其在項目建設(shè)的各個環(huán)節(jié)中扎實推進每一項工作，避免出現(xiàn)多重隱患，影響建筑工程質(zhì)量。此外，技術(shù)人員還應(yīng)該努力學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識，掌握建筑結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)的裂縫的原因，重視各項防治措施。

4 結(jié)語

建筑行業(yè)在最近幾十年中得到了大力發(fā)展，帶動了很多人員的就業(yè)，也促進了其他行業(yè)的發(fā)展，在中國國民經(jīng)濟中的占有重要的地位。在建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種裂縫，必須引起我們的高度重視。因為建筑結(jié)構(gòu)裂縫不僅影響房屋的美觀，而且影響房屋安全性、使用性和抗震性能。所以，相關(guān)人員必須通過有效的防治方法，盡可能地減少裂縫問題的出現(xiàn)，從而使房屋建筑質(zhì)量得到有效保障，確保人民的財產(chǎn)安全。