剖析装配式建筑混凝土裂缝的危害及预防对策

摘要：随着科技的快速发展，装配式建筑以高效、环保的特性，逐渐成为现代建筑行业的主流趋势。但是，这种新型建筑方式在实际应用中，时常出现混凝土裂缝问题，对建筑结构的稳定性和耐久性构成威胁。因此，深入探讨装配式建筑混凝土裂缝的危害，并提出相应的防治策略，以期为行业提供理论指导和实践参考。

关键词：装配式建筑;混凝土裂缝;裂缝预防对策1装配式建筑混凝土裂缝的形成机理及类型1.1形成机理

在装配式建筑中，混凝土裂缝主要源于预制构件在生产和安装过程中出现的应力变化和接缝处理不当。当预制构件在运输和吊装过程中受到额外的荷载时，会导致内部应力分布不均，进而产生裂缝。预制构件与现浇混凝土之间的连接部位，由于收缩和膨胀系数存在差异，也容易出现裂缝。

1.2常见装配式建筑混凝土裂缝类型

1.2.1平行裂缝

平行裂缝是指沿着受力钢筋方向出现的裂缝，与钢筋的布置方向保持平行。平行裂缝在构件的浇筑面、墙板预埋管线部位以及楼板底面与墙板模具间这3个位置较为常见［1］。

1.2.2斜裂缝

斜裂缝的出现可以分为两种情况：一是在预制梁安装后，位置靠近支座，且远离跨中，斜角随着距离跨中的增加而增大。由其荷载分布不均，或者梁与支座的连接处应力集中导致的。当荷载超过梁的承载能力时，梁体将产生剪切应力，从而形成斜向的裂缝。二是出现在板式构件的边角处，以及门式钢架梁柱的转角点。这些部位应力状态复杂，受到弯矩、剪力和扭矩的共同作用，容易产生剪切破坏，形成斜裂缝［2］。

1.2.3龟裂

龟裂是由于混凝土内部的干缩、温度变化或材料不均匀性引起，表现为细小、密集的网状裂缝，出现在结构表面或内部。混凝土表面的龟裂宽度可能小于0.1 mm，虽然单条裂缝的宽度较小，但大量裂缝的出现会显著降低结构的耐久性和防水性能。

1.2.4竖向裂缝

竖向裂缝是一种较为严重的混凝土裂缝，出现在墙体、柱子或楼板中，通常是在混凝土浇筑和硬化过程中，内部水分蒸发和硬化收缩，产生内部应力，这些应力无法通过结构自身得到有效释放，就会在混凝土中产生裂缝以释放积聚的能量。或者当外部环境温度与混凝土内部温度产生较大差异时，因热胀冷缩的物理特性，混凝土会产生膨胀或收缩。如果这种变形受到约束，就会导致竖向裂缝的产生。其次如果建筑物的基础在荷载作用下发生不均匀的沉降，将导致结构上部的应力分布发生变化，进而产生裂缝。

2混凝土裂缝的危害

2.1结构安全性的威胁

混凝土裂缝对结构安全性构成的威胁不容忽视。混凝土裂缝为水分和氧气提供了通道，会导致钢筋锈蚀，当混凝土保护层的裂缝宽度超过0.1 mm时，钢筋锈蚀的速度会显著增加，结构的刚度和整体性也会因裂缝而降低，甚至引发突发性的结构失效。在地震频发地区，裂缝会削弱建筑抵抗地震的能力，如1995年日本神户大地震中，部分建筑因裂缝扩展导致结构破坏加剧［3］。

2.2使用性能的降低

混凝土裂缝的出现会显著降低装配式建筑的使用性能。混凝土裂缝会导致水分、化学物质和其他环境因素渗透到结构内部，加速钢筋锈蚀，从而影响结构的承载力和稳定性。宽度仅为0.3 mm的裂缝就能使雨水渗透，长期下来就会导致内部钢筋的腐蚀率提高30%以上。并且，混凝土裂缝还会影响建筑的气密性，降低保温隔热效果，增加建筑的能耗，使空调和供暖系统的运行成本因此增加10%～20%。在住宅或办公环境中，混凝土裂缝会导致室内舒适度下降，影响居住者或使用者的体验，甚至对室内空气质量产生负面影响，降低建筑的总体价值和使用寿命。

2.3环境影响与耐久性问题

混凝土裂缝的出现对环境影响与建筑耐久性构成了严重挑战。混凝土裂缝如不及时处理，可能将原本设计寿命为50年的建筑降低至30年甚至更短。特别是在海洋性气候或工业污染严重的地区，环境中的氯离子和酸雨通过裂缝侵入混凝土，会加速钢筋锈蚀，降低结构的承载力。

2.4维护成本的增加

混凝土裂缝的出现会显著增加装配式建筑的维护成本。由于裂缝导致的钢筋腐蚀，维修和更换钢筋的成本会占到建筑生命周期成本的10%～20%。并且，裂缝引发的结构性能下降，需要更加频繁的结构检查和维修。这些额外的维护工作既消耗资金，也消耗资源和时间。

3裂缝产生的主要原因

3.1设计因素分析

装配式建筑设计不合理会导致应力集中，引发裂缝的产生。一方面，接缝设计不当，会在接缝处产生过大的剪切或拉伸应力，裂缝直接发生概率达到30%以上。另一方面，预应力设计的不足，导致结构在使用过程中产生裂缝。

3.2施工过程中的影响

装配式建筑中施工过程对混凝土裂缝的产生有着显著影响，主要有以下方面：不当的浇筑和养护方法会导致混凝土早期开裂;施工期间温度控制不当，混凝土在硬化过程中释放的热量无法有效散发，会导致内部应力积累，形成裂缝;施工进度过快，导致混凝土在未达到足够强度时就受到荷载，加速裂缝的产生。

3.3材料质量与环境条件

在装配式建筑施工中，材料质量和环境条件是导致混凝土裂缝的两大诱因。一方面，材料质量直接影响混凝土的强度和耐久性，如果骨料的含泥量过高，就会使混凝土的抗拉强度下降，更容易产生裂缝。加上混凝土配合比设计不合理，水泥用量过多或水灰比过大，也会加剧裂缝的形成。另一方面，在极端温度下施工或使用，混凝土的热胀冷缩效应会导致内部应力增大，产生裂缝。并且，长期的湿度变化和冻融循环，也会降低混凝土的抗裂性能［4］。

3.4长期荷载与结构变形

在实际工程中，建筑物会受到如风荷载、地震荷载、自重等长期作用力，这些荷载随着时间的推移，引起结构的微小变形。如果荷载超过混凝土材料承载能力的10%，即使微小的变形也足以引发裂缝的产生。此外，在预制构件的装配过程中，预应力的损失，将导致构件的实际应力状态与设计值产生偏差，从而引发裂缝。

4预防混凝土裂缝的对策

4.1优化设计与施工方案

优化设计与施工方案是预防混凝土裂缝产生的关键。因此，在设计阶段，应充分考虑结构的受力特性，合理设置伸缩缝和沉降缝，以减少因温度变化和地基沉降引起的裂缝。采用有限元分析软件进行结构模拟，可更精确地预测潜在的应力集中区域，进行结构优化。并且，可以参考“少即是多”原则，简化结构设计，减少不必要的复杂性，降低裂缝产生的可能性［5］。在施工过程中，需严格遵循施工规范和质量控制标准，明确混凝土的浇筑和养护条件，保证其早期和后期强度发展均匀。控制浇筑速度，切勿过快而导致内部产生大量气泡和应力。合理安排施工顺序，避免在混凝土未达到足够强度时就施加过大的荷载。此外，采用预应力技术，预设拉应力，抵消一部分使用荷载引起的拉应力，减少裂缝的产生。最后，施工过程中的监测与调整同样重要。可以利用现代监测技术，如应变传感器和无人机巡检，实时监控结构的应力状态和变形。一旦发现异常，立即采取补救措施，防止裂缝的进一步发展。

4.2提高材料与施工质量控制

在装配式建筑混凝土裂缝的防治中，提高材料与施工质量控制是重中之重。在材料方面，采用高性能混凝土，其早期和后期强度更高，收缩和徐变性能更优，可以有效减少因材料性能不佳导致的裂缝。同时，严格控制钢筋的屈服强度和表面质量，避免因钢筋问题引发的结构裂缝。在施工过程中，精确配合比设计，根据工程实际和环境条件，确保混凝土的和易性和工作性。合理控制浇筑与振捣工艺，浇筑过程中，避免产生过大的应力集中，防止因施工操作不当造成裂缝。混凝土浇筑后，应保持适宜的湿度和温度，促进混凝土的正常硬化，减少因养护不当导致的裂缝。此外，引入先进的质量控制工具和技术，采用BIM技术进行施工模拟，提前预测和调整可能产生裂缝的施工步骤，利用物联网设备实时监测混凝土的温度和应力变化，有助于及时发现并处理裂缝隐患。

4.3加强施工过程中的监测与调整

加强施工过程中的监测与调整涉及对施工工艺的精细把控，以及对环境变化和结构应力的实时监控。例如，设置应力传感器，实时监测混凝土在浇筑、硬化和服役过程中的应力变化，及时发现并调整可能引发裂缝的因素;采用BIM技术模拟施工过程，预测潜在的裂缝风险点，提前进行工艺优化或调整施工顺序。加强监测与调整，保证每一环节的精准执行，可有效防止混凝土裂缝的出现，保障装配式建筑的长期稳定与安全。

4.4裂缝预防的维护管理

裂缝预防的维护管理是确保装配式建筑混凝土结构安全和耐久性的重要环节。因此，应定期进行结构检查、早期裂缝识别以及修复。

4.4.1视觉检查与初步评估

视觉检查与初步评估是第一道防线，专业人员通过肉眼观察，可以识别出混凝土表面的不规则形状、颜色变化以及裂缝的宽度和长度。比如平行裂缝细长且均匀的线状，斜裂缝呈现出不规则的锯齿状。评估可以参考国际上广泛采用的裂缝宽度分类标准，如美国混凝土协会（ACI）的标准，将裂缝分为观察级、关注级和警告级等。宽度小于0.2 mm的裂缝通常被视为观察级，对美观有影响，但对结构安全影响较小。宽度超过0.5 mm的裂缝划分为警告级，需采取针对性的修复措施。

4.4.2非破坏性检测技术

非破坏性检测技术是指在不破坏构件的基础上进行裂缝检测。一是超声波检测技术，可用来检测混凝土内部的裂缝和孔洞，通过分析超声波在混凝土中传播的速度和波形变化，可以精确判断裂缝的深度和宽度，而不会对结构造成额外损伤。二是电阻率法，混凝土裂缝会导致内部电阻率发生变化，测量这一变化，可以评估裂缝的严重程度。三是声发射技术能够实时监测结构在荷载作用下产生的微小应变和裂缝扩展情况。当混凝土内部由于应力变化产生微裂纹时，会释放出声波信号，通过安装在结构表面的传感器收集这些信号，可以分析出裂缝的动态发展情况。

5结论

装配式建筑混凝土裂缝防治关键点主要集中在混凝土配合比的优化、施工工艺的控制、构件养护的强化以及预制件质量的提升。随着建筑行业对绿色、高效和可持续发展要求的提高，对装配式建筑混凝土构件裂缝预防与管理更为重要。因此，我们要以更科学、更精细的方式预防和管理混凝土裂缝，推动装配式建筑行业的健康发展。

参考文献：

［1］岑惠敏，邹贵通，林雨桥，等.装配式建筑预制混凝土板裂缝预防及控制措施［J］.居舍，2020（16）：4748.

［2］杨帆，董春芳.基于AHPQFDTRIZ的装配式混凝土预制构件质量控制研究［J］.中国新技术新产品，2024（5）：123126.

［3］舒杨波，王静辉，醋银超，等.装配式混凝土构件质量控制［J］.散装水泥，2022（6）：2526，29.

［4］曹高硕，王示，主红香，等.桁架钢筋混凝土叠合板底板开裂影响因素研究［J］.山东建筑大学学报，2020，35（5）：2734.

［5］张正伟.装配式混凝土构件裂缝质量控制研究［J］.中华建设，2020（9）：4041.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“1+XBIM实训室建设项目”（220700641270224）

作者简介：马荣，女，山西榆次人，讲师，研究生，工程管理。