大體積混凝土開裂的起因及防裂措施研究

陸良

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海 200232）

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于工程施工質(zhì)量的重視，大體積混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗裂性能已成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和議題。一方面，大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程受建筑使用環(huán)境等一系列因素的影響，需要進(jìn)一步優(yōu)化不同作業(yè)環(huán)境下混凝土的配合比，特別是在地下潮濕的環(huán)境中，混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗裂性能尤為重要；另一方面，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量是建筑結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)和保障，需從建筑施工作業(yè)層面進(jìn)行科學(xué)管理，明確對(duì)應(yīng)的施工質(zhì)量控制目標(biāo)，提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

1 工程案例

本文案例工程參照為某地亞運(yùn)村建筑工程施工項(xiàng)目，其中項(xiàng)目占地面積2.6萬(wàn)m2，涉及高層綜合樓、物業(yè)管理樓、設(shè)備用房等。其中建筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用外防水體系，防水混凝土設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)為P6，防水等級(jí)為一級(jí)。地下室整體為混凝土框剪結(jié)構(gòu)組合，地下室外墻設(shè)1mm厚水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料一道加3mm厚自粘聚合物改性瀝青防水卷材一道。地下室填充墻采用200mm、250mm厚頁(yè)巖多孔磚（20孔以上）。

2 大體積混凝土開裂的起因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程受施工技術(shù)、混凝土材料、施工方案以及施工作業(yè)環(huán)境等多種因素的影響，易出現(xiàn)表面裂縫和貫穿裂縫的工程質(zhì)量問(wèn)題。混凝土裂縫是影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要因素，其裂縫的產(chǎn)生因素相對(duì)復(fù)雜，特別是在高溫環(huán)境施工作業(yè)過(guò)程中，裂縫產(chǎn)生的概率較大，需要進(jìn)一步研究和處理混凝土開裂問(wèn)題。例如，在工程作業(yè)過(guò)程中，管理不善、管理缺失等一系列因素的影響，會(huì)誘發(fā)建筑工程大體積混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題，特別是在澆筑過(guò)程中混凝土材料質(zhì)量不合格，是大部分大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要誘因。不僅如此，當(dāng)混凝土在澆筑完畢后，對(duì)應(yīng)的硬化速度過(guò)快以及水泥熱化效果較大，也會(huì)增加裂縫的產(chǎn)生。以混凝土水灰比為例，其比例超過(guò)的規(guī)定限制，會(huì)增加裂縫出現(xiàn)的概率。從管理層面來(lái)說(shuō)，管理體系的缺乏，是造成混凝土裂縫出現(xiàn)的間接原因，而施工層面進(jìn)行分析，施工作業(yè)流程混亂，是造成混凝土裂縫的主要原因。深入研究混凝土建筑構(gòu)件的裂縫問(wèn)題，可以發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生的因素，主要是水泥中C3A（鋁酸三鈣）和C4AF（鐵鋁酸四鈣）等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，其反應(yīng)速率超過(guò)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)范圍，從而引發(fā)對(duì)應(yīng)的裂縫，因此，在施工作業(yè)過(guò)程中，既需要控制混凝土的硬化速度，同時(shí)也要對(duì)混凝土的內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析?；炷翝仓?，反應(yīng)劇烈時(shí)，需要進(jìn)行人工的干預(yù)和調(diào)控，進(jìn)一步縮小反應(yīng)過(guò)大產(chǎn)生的空間裂縫問(wèn)題，同時(shí)需要注意裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以施工作業(yè)后的第五天、第六天為例，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生裂縫最為嚴(yán)重的關(guān)鍵時(shí)期，需要對(duì)其養(yǎng)護(hù)作業(yè)流程以及養(yǎng)護(hù)作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)控?？茖W(xué)開展混凝土配合比的分析，嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量，規(guī)范落實(shí)施工管理流程，能夠最大限度避免相關(guān)問(wèn)題的出現(xiàn)。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)滲漏問(wèn)題，是當(dāng)前建筑的主要質(zhì)量通病，需從混凝土的配合比以及施工作業(yè)內(nèi)容等一系列因素進(jìn)行分析。首先，需要了解混凝土滲漏的主要原因，了解上部建筑結(jié)構(gòu)的出水點(diǎn)，同時(shí)對(duì)出水的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)剖析。目前，采用內(nèi)部防水涂料的處理措施，其作用效果相對(duì)有限，需要從上部建筑結(jié)構(gòu)探查對(duì)應(yīng)的出水層，重新開展對(duì)應(yīng)的防水作業(yè)，實(shí)現(xiàn)滲水問(wèn)題的有效解決。大多數(shù)大體積混凝土滲漏具有一定的關(guān)聯(lián)性和連續(xù)性，需要對(duì)其根源進(jìn)行防水問(wèn)題的科學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑問(wèn)題的有效解決。

3 大體積混凝土工程抗裂的主要舉措

3.1 制定標(biāo)準(zhǔn)化的管控體系

基于案例工程施工作業(yè)任務(wù)量的主要特點(diǎn)，需要在工程建設(shè)過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)管理體系，有效落實(shí)管理工作和管理制度。首先，制定一系列的施工管理舉措，保障工程施工作業(yè)的有效性和合理性，推動(dòng)工程施工作業(yè)能夠按部就班開展和實(shí)施。從管理層面，設(shè)定對(duì)應(yīng)的管控邏輯，能夠讓施工作業(yè)過(guò)程中，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)盡快進(jìn)行相應(yīng)的處理和解決，防止施工問(wèn)題的進(jìn)一步蔓延和影響。特別是在案例工程的大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工階段，需要提高對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗裂、抗?jié)B問(wèn)題的重視，以管理層面落實(shí)對(duì)應(yīng)的管理體系，分別布置對(duì)應(yīng)的管理任務(wù)，以“誰(shuí)施工、誰(shuí)負(fù)責(zé)”為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工作業(yè)的科學(xué)管理。裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生因素相對(duì)較多，需要從管理層面加大對(duì)施工作業(yè)各個(gè)細(xì)節(jié)的重視力度，同時(shí)以管理制度、管理邏輯、管理責(zé)任等方面進(jìn)行落實(shí)，提升對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)的管控效率。通過(guò)在管理層面構(gòu)建完善的管理體系，能夠發(fā)揮施工企業(yè)管理動(dòng)能，能夠提高混凝土施工的管控標(biāo)準(zhǔn)，能夠進(jìn)一步約束施工質(zhì)量問(wèn)題的行為和影響，提高大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)的水平和標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 把控施工材料的質(zhì)量問(wèn)題

施工材料的質(zhì)量問(wèn)題，需要施工企業(yè)進(jìn)行多元化的監(jiān)管和調(diào)控。首先，在施工作業(yè)前需要對(duì)施工材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和分析，特別是對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)，需對(duì)各個(gè)材料的出廠證明、質(zhì)量檢測(cè)證明等一系列內(nèi)容進(jìn)行核驗(yàn)，包括混凝土澆筑過(guò)程中的外加劑，確保各類材料均能達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。其次，在施工作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)批次材料質(zhì)量不佳或者材料性能無(wú)法滿足要求時(shí)，需要停止對(duì)應(yīng)的施工作業(yè)，進(jìn)一步調(diào)查材料的質(zhì)量問(wèn)題，減少或規(guī)避材料質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的影響。例如，混凝土澆筑過(guò)程中，坍落度偏大，會(huì)誘發(fā)混凝土澆筑質(zhì)量問(wèn)題的重要因素，其混凝土澆筑材料的配合比，務(wù)必要滿足對(duì)應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，任何一點(diǎn)細(xì)節(jié)未能達(dá)到施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，都可能會(huì)誘發(fā)混凝土建筑裂縫或者滲漏問(wèn)題。通常，在工程結(jié)構(gòu)施工作業(yè)過(guò)程中會(huì)留置混凝土標(biāo)養(yǎng)及同條件試塊，以此分析對(duì)應(yīng)施工區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，通過(guò)對(duì)混凝土的觀感質(zhì)量和抗壓、抗?jié)B試塊數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)一步分析混凝土原材料的質(zhì)量情況。目前，我國(guó)在混凝土構(gòu)件的質(zhì)量檢測(cè)工作中，設(shè)定大量的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)辦法，能夠通過(guò)多種技術(shù)手段提高建筑結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度，最大限度降低施工作業(yè)可能出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，合理規(guī)避建筑結(jié)構(gòu)滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。材料的質(zhì)量問(wèn)題是誘發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫和滲漏的重要因素，需要強(qiáng)化工程施工作業(yè)理念，增強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量等級(jí)的重視意識(shí)[1]。

3.3 調(diào)整施工方案的合理性

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，需要在施工作業(yè)前、施工作業(yè)過(guò)程中、施工作業(yè)后，分階段對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)。首先，在施工作業(yè)前，施工相關(guān)人員需要對(duì)施工作業(yè)方案進(jìn)行了解，熟悉對(duì)應(yīng)的步驟和流程，同時(shí)需對(duì)施工作業(yè)的內(nèi)容進(jìn)行分析，進(jìn)一步優(yōu)化施工作業(yè)的關(guān)聯(lián)性，降低施工作業(yè)可能出現(xiàn)中斷問(wèn)題的產(chǎn)生，其次，在施工前需要準(zhǔn)備好對(duì)應(yīng)的工作設(shè)備以及施工作業(yè)預(yù)案，從策劃環(huán)節(jié)約束施工作業(yè)問(wèn)題的產(chǎn)生，最大限度提高施工作業(yè)的基本成效。例如，坍落度測(cè)試、水泥強(qiáng)度測(cè)試、反應(yīng)速率測(cè)試等一系列內(nèi)容。其次，在施工作業(yè)過(guò)程中，對(duì)施工方案的執(zhí)行情況進(jìn)行研究，特別是振搗人員的技術(shù)水平，對(duì)應(yīng)的振搗成效是影響材料均衡性的重要因素，也是降低材料裂縫的主要舉措。眾所周知，施工作業(yè)過(guò)程的任何一處細(xì)節(jié)，都可能是造成混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫和滲漏的主要因素，需要在施工作業(yè)過(guò)程中，把控施工方案的實(shí)施情況，提高施工作業(yè)的水平和標(biāo)準(zhǔn)。最后，在施工完畢后需要對(duì)混凝土的建筑質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用保溫膜、溫度計(jì)等設(shè)備時(shí)刻監(jiān)察混凝土的內(nèi)部溫度，防止內(nèi)外溫度差超過(guò)25℃，必要時(shí)可以進(jìn)行人工降溫等舉措，進(jìn)一步降低構(gòu)件裂縫的風(fēng)險(xiǎn)?；炷帘砻媸┕で闆r的有效處理，能夠規(guī)避裂縫和滲漏問(wèn)題的產(chǎn)生，提高建筑的使用功能和使用價(jià)值。圖1為某工程施工作業(yè)混凝土澆筑圖[2]。

圖1 某工程大體積混凝土澆筑現(xiàn)場(chǎng)

3.4 提高混凝土的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完畢后，需立即落實(shí)混凝土的養(yǎng)護(hù)和管理工作。為了降低混凝土裂縫以及滲漏帶來(lái)的影響，需在澆筑8h后對(duì)混凝土澆筑構(gòu)件進(jìn)行覆膜，以此降低混凝土水分的蒸發(fā)，提高混凝土的施工質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，需要對(duì)混凝土的硬化、內(nèi)外溫度差以及構(gòu)件表面情況等一系列內(nèi)容進(jìn)行分析，合理減少和規(guī)避混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量通病的產(chǎn)生。通常在第7～14d，依次開始拆模，并且需要持續(xù)保持混凝土構(gòu)件的濕潤(rùn)特性，利用澆水法或者遮蓋法，提高混凝土的養(yǎng)護(hù)濕度。

后澆帶的施工需要嚴(yán)格參照施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行[3]。

4 結(jié)論

大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程抗裂性施工技術(shù)，需從施工管理體系、施工材料、施工作業(yè)方案以及施工養(yǎng)護(hù)舉措四個(gè)方面著手，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)把控，降低施工質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)的影響和干擾。