土木工程設(shè)計中大體積混凝土裂縫的控制

蔣春和 江蘇省醫(yī)藥設(shè)計院有限公司

1 引發(fā)大體積混凝土裂縫問題的根本因素

1.1 施工環(huán)境因素的影響

在分析混凝土裂縫問題成因的過程中，施工環(huán)境因素非常容易被工作人員忽略，混凝土材料在實際使用過程中，極容易受到外界環(huán)境的影響。關(guān)于大體積混凝土材料的裂縫問題，溫度是最為重要的環(huán)境因素，溫度導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫主要有以下兩方面的原因。

一方面是水泥的水化熱影響。屬于混凝土本身的材料問題，在混凝土材料的配置過程中，原材料的混合和相互反應(yīng)，使得混凝土材料的溫度大大提高，升溫情況會持續(xù)到混凝土材料澆筑之后的凝結(jié)階段。在混凝土的凝結(jié)過程中，由于環(huán)境溫度普遍低于混凝土內(nèi)部溫度，因此混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)一定的熱脹冷縮現(xiàn)象，進(jìn)而在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和表層產(chǎn)生一定的應(yīng)力作用，最終發(fā)生裂縫問題。

另一方面則是在施工時外界的氣溫出現(xiàn)變化。在大體積混凝土的施工建設(shè)階段，需要保證混凝土的澆筑溫度，以及凝固過程中的內(nèi)部溫度與外界溫度保持同步變化，如果外界氣溫出現(xiàn)驟然變化，導(dǎo)致混凝土的表面溫度快速下降，進(jìn)而造成溫度梯度現(xiàn)象，此時出現(xiàn)的混凝土裂縫呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)且縫隙結(jié)構(gòu)較細(xì)，寬度維持在0.3mm左右。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)問題

由于混凝土結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致的裂縫問題主要體現(xiàn)在濕度變化、混凝土收縮作用和沉降作用三個不同的部分，在濕度變化方面，混凝土硬化會使得結(jié)構(gòu)表面的濕度變化極大，內(nèi)部變化卻非常緩慢，當(dāng)混凝土處在水化作用的狀態(tài)下溫度下降或者上升，混凝土表面的水分流失速度就會進(jìn)一步增大，而且高強(qiáng)度、大體積混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔非常細(xì)小，導(dǎo)致其內(nèi)部的水分不能夠及時且充分的補(bǔ)充到混凝土結(jié)構(gòu)的表面，最終造成混凝土表面的裂縫問題。濕度因素影響下出現(xiàn)的混凝土裂縫呈現(xiàn)出斷續(xù)狀態(tài)，寬度在0.5mm左右。

在大體積混凝土的收縮作用方面，大體積混凝土的硬化會將二成的水分凝聚在混凝土的內(nèi)里，剩余八成水分則會在硬化的過程中轉(zhuǎn)化為水蒸氣散發(fā)出去。在水分蒸發(fā)的同時，混凝土體積會大幅度縮減，從而在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成收縮作用的應(yīng)力，如果混凝土材料的抗拉強(qiáng)度小于混凝土的收縮應(yīng)力，混凝土材料就會出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫問題。該情況下出現(xiàn)的裂縫往往呈現(xiàn)出放射狀或者龜紋狀的裂縫，并且每間隔一段距離就會出現(xiàn)一條新的裂縫。

在混凝土沉降作用的影響方面，從大體積混凝土材料的澆筑開始，到初凝完成，混凝土都會出現(xiàn)不同程度的泌水現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)上部鋼筋以上的混凝土?xí)艿戒摻罱Y(jié)構(gòu)的約束，不能夠繼續(xù)沉降，而此時鋼筋下層的混凝土還在繼續(xù)沉降，最終導(dǎo)致鋼筋表面出現(xiàn)了混凝土順筋裂縫問題，該因素導(dǎo)致的裂縫最根本特征是裂縫的縫隙比較寬。

1.3 施工處理不到位

在大體積混凝土的澆筑過程中，如果振搗操作的次數(shù)過多，會使大部分的粗骨料沉積到下方，而細(xì)骨料則會留在上層，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)強(qiáng)度不均問題，使得混凝土表面的收縮變形問題持續(xù)增大，極易產(chǎn)生裂縫問題。如果倒灰處理時不夠均勻，在振搗找平的過程中，石子或砂漿較少部分的混凝土就會向周邊部位移動，導(dǎo)致某一部分的砂漿凝聚到一起，混凝土的局部水泥含量會大幅增大，產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力和較大的溫度應(yīng)力，從而加重裂縫問題的產(chǎn)生。

1.4 混凝土原材料問題

大體積混凝土原料因素導(dǎo)致混凝土裂縫問題發(fā)生概率大幅度提高，體現(xiàn)在兩個方面，分別是混凝土配比問題和混凝土原材料的質(zhì)量問題。

第一是混凝土配比問題?；炷僚渲脮r，原材料的選擇和含量會對混凝土最終的物化性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，一旦混凝土材料的物化性質(zhì)發(fā)生意外變化，其質(zhì)量就很難得到人為的控制和干預(yù)，在后續(xù)使用過程中容易出現(xiàn)裂縫問題。如果施工人員沒有把控好混凝土原材料的配比，導(dǎo)致混凝土材料性能超出合理范圍，而無法滿足使用需求，會對整個土木工程項目的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至嚴(yán)重縮短工程可使用壽命。

第二是混凝土原材料本身存在質(zhì)量問題。在眾多混凝土裂縫案例中，大部分裂縫問題的產(chǎn)生都是因為混凝土原材料出現(xiàn)了較大質(zhì)量問題，或者性能方面不滿足要求。在施工所用的大體積混凝土的制作過程中，技術(shù)人員必須嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量、物化性質(zhì)，以及彼此之間發(fā)生的反應(yīng)，從而調(diào)整混凝土材料的配置設(shè)計。

現(xiàn)階段混凝土原材料出現(xiàn)最嚴(yán)重的質(zhì)量問題，主要體現(xiàn)在混凝土主體鋼筋的尺寸不合理，還有部分施工人員的偷工減料問題。面對這兩方面的影響，需要技術(shù)人員與采買人員充分溝通，使采買人員在充分了解設(shè)計人員需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行采買工作，必要情況下需要技術(shù)人員參與到采買工作。同時還需要增強(qiáng)混凝土配比時的監(jiān)管力度，增設(shè)監(jiān)管人員，實現(xiàn)對于混凝土材料配置的全程監(jiān)管。

除此之外，在配置混凝土材料時，水泥和砂石等原材料很可能出現(xiàn)過期或者老化的情況，如果不及時淘汰這些不合格材料，也容易對混凝土成品的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，如果在制作混凝土?xí)r使用了有瑕疵問題的原材料，極易加重混凝土裂縫問題。

1.5 添加劑問題

當(dāng)今社會處于一個飛速發(fā)展的階段，特別是房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，建設(shè)速度較快。開發(fā)商為了加快進(jìn)度，提前脫模，商品混凝土中往往會使用速凝劑。速凝劑縮短了混凝土的凝固周期，但混凝土凝固過程的發(fā)熱量是不變的，導(dǎo)致單位時間混凝土的發(fā)熱量大、膨脹量大，收縮量、收縮應(yīng)力加大，從而導(dǎo)致裂縫增多、增大。而大體積混凝土澆筑會導(dǎo)致發(fā)熱量增大、散熱不易等問題，因而加大了裂縫的出現(xiàn)。

2 對大體積混凝土裂縫問題有效控制的策略

2.1 針對性優(yōu)化和精進(jìn)混凝土材料配比

在攪拌混合混凝土材料時，不僅原材料會影響混凝土的質(zhì)量，各項原材料的配比也會影響混凝土的性質(zhì)，對混凝土材料產(chǎn)生裂縫的可能性造成影響。如果在配置過程中沒有嚴(yán)格按照要求選擇原材料并控制調(diào)配比例，將很容易導(dǎo)致混凝土成品的性能和質(zhì)量不滿足施工建設(shè)要求。

為了真正實現(xiàn)嚴(yán)格的科學(xué)配比，施工人員在建設(shè)土木工程項目時，必須全面、深入的分析混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計，再對混凝土原材料的各項性質(zhì)展開分析，確定最終的配置比例。在混合攪拌混凝土?xí)r，也需要保證環(huán)境條件和攪拌操作完全符合數(shù)據(jù)需求。如果在嚴(yán)格遵循上述操作之后，混凝土成品依然存在嚴(yán)重的裂縫問題，并且查找出最終原因是原料問題造成的，則需要根據(jù)裂縫情況，分析可能造成該問題的原因，進(jìn)而調(diào)整混凝土原材料的配比，并進(jìn)行不斷的實驗，最終選擇最優(yōu)的方案。

2.2 保證混凝土澆筑質(zhì)量和原材料質(zhì)量

為了全面降低混凝土裂縫問題的發(fā)生概率，需要保證混凝土材料的澆筑質(zhì)量。首先，對配置混凝土的原材料進(jìn)行反復(fù)質(zhì)量和性能核驗，從源頭入手，調(diào)整并嚴(yán)格控制混凝土材料的各項具體的性能參數(shù)。與此同時，在攪拌配置到正式澆筑施工之前，需要定期對混凝土材料開展質(zhì)量和性能核驗。此外，在確?；炷敛牧闲阅芎唾|(zhì)量的同時，還要強(qiáng)化混凝土施工部分的監(jiān)管力度，施工責(zé)任單位需增強(qiáng)對監(jiān)督管理機(jī)制的優(yōu)化和完善，嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理的搭建混凝土結(jié)構(gòu)，在最大程度上確?；炷翝仓僮鲿r的質(zhì)量，避免混凝土裂縫問題的出現(xiàn)。

2.3 增強(qiáng)混凝土的后期使用養(yǎng)護(hù)

在土木工程項目的實際施工建設(shè)過程中，不僅需要嚴(yán)格把控施工操作的質(zhì)量，實行嚴(yán)格的管理，還要同樣重視混凝土結(jié)構(gòu)成形以后的養(yǎng)護(hù)工作。在混凝土結(jié)構(gòu)搭建完成之后，必須安排專業(yè)的養(yǎng)護(hù)人員，并且在養(yǎng)護(hù)工作開展過程中，要時刻注意氣候情況，重點做好混凝土結(jié)構(gòu)的保濕和保溫工作。

在混凝土自主凝結(jié)過程中，存在內(nèi)部和表層濕度、溫度差異過大，從而導(dǎo)致混凝土裂縫問題的產(chǎn)生。因此，必須增強(qiáng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)提升養(yǎng)護(hù)工作的全面性和針對性。大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的全面性，直接決定了混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和性能，甚至還會影響后續(xù)施工的進(jìn)度和質(zhì)量，所以需得到相關(guān)工作人員的充分重視。

2.4 選擇水化熱較低的原材料并適當(dāng)添加膨化劑

如果在澆筑施工時，混凝土結(jié)構(gòu)的厚度超過了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為把控混凝土結(jié)構(gòu)的最終質(zhì)量，盡可能降低問題出現(xiàn)概率，需要施工建設(shè)單位嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)篩選水泥等原材料，在條件允許的范圍內(nèi)，盡可能選擇標(biāo)號低的水泥材料；在配置混凝土材料時，還可以適當(dāng)摻入粉煤材料或者火山材料，從而減弱混凝土攪拌過程中存在的水化熱反應(yīng)現(xiàn)象，減少熱量的釋放情況，有效提高混凝土材料的各項物理性能，增強(qiáng)混凝土材料的防裂性能。

除此之外，在澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)時，施工人員還可以在混凝土配置的過程中，摻雜少量的膨脹劑。由于加入膨脹劑能夠減少水泥的實際用量，加快混凝土材料的硬化，并且還能有效縮減大體積混凝土材料的熱脹冷縮量和收縮應(yīng)力，從而調(diào)整混凝土材料的實際性能和質(zhì)量，減少裂縫問題的發(fā)生概率。

3 在控制大體積混凝土裂縫時需把控的要點

3.1 運輸方面需把控的要點

對于土木工程的實際施工建設(shè)而言，大體積類的混凝土材料在專門的攪拌場處理完成之后，才可以運輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行后續(xù)操作。為了避免在運輸過程中大體積混凝土材料受到外界因素影響，出現(xiàn)過早水化熱或者原材料離析等問題，必須充分把控運輸工藝要點，既要嚴(yán)格按照既定路線運輸混凝土材料，還要使用泵送設(shè)備裝載混凝土，并且對混凝土進(jìn)行覆蓋保溫處理。

與此同時，還要優(yōu)化卸料技術(shù)，避免在卸料時出現(xiàn)設(shè)備與混凝土直接撞擊的問題，確保設(shè)備能夠正常使用，保證混凝土的平整性能不會受到負(fù)面影響。

3.2 混凝土攪拌方面需把控的要點

在攪拌大體積混凝土的施工過程中，施工建設(shè)人員為了有效增強(qiáng)施工強(qiáng)度，保證攪拌操作的根本質(zhì)量，就要對大體積混凝土材料中添加的片狀料、粗集料配比，以及混凝土的碎壓值等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)且全面的監(jiān)測，保證混凝土材料各方面完全滿足土木工程施工建設(shè)的使用標(biāo)準(zhǔn)。

除此之外，還必須定期檢查攪拌站的生產(chǎn)能力和設(shè)備性能，借助專門的攪拌設(shè)備控制混凝土的配置質(zhì)量，如果攪拌設(shè)備的加熱溫度不滿足混凝土的配置需求，需要相關(guān)施工監(jiān)管人員額外增設(shè)蒸汽設(shè)備，并且根據(jù)實際加工情況對混凝土進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶厥馓幚?，確?；炷猎跀嚢钑r的溫度與室內(nèi)溫度相同，加速混凝土材料的凝結(jié)時間，確?；炷翑嚢璨僮鞯馁|(zhì)量和效率得到最大程度優(yōu)化，從而在土木工程的施工建設(shè)中，發(fā)揮出混凝土材料的真正作用，有效避免裂縫問題的出現(xiàn)。

3.3 大體積混凝土施工過程中的控制要點

在現(xiàn)有的平屋面建筑中，屋面漏水、滲水的情況較為普遍，雖然使用了屋面防水卷材，但隨著使用時間的推移，卷材老化，屋面就會出現(xiàn)滲水、漏水情況。

在一起施工實例中，屋面完工后長時間未做屋面卷材，但歷經(jīng)多次大雨而未出現(xiàn)屋面滲漏現(xiàn)象。在后期的總結(jié)中發(fā)現(xiàn)，在屋面混凝土澆筑過程中，正值蒙蒙細(xì)雨天氣，雨水剛好吸收了混凝土初凝時散發(fā)的熱量，不至于混凝土熱脹冷縮量過大，有效避免了混凝土的收縮裂縫。

因此，在混凝土澆筑后的初凝階段開始，可以采用多次灑水的方式給混凝土降溫，從而降低混凝土的膨脹量，減少混凝土因熱脹冷縮導(dǎo)致的裂縫。灑水應(yīng)采用細(xì)霧狀水滴，重復(fù)多次灑水，并控制每次灑水量，防止水流四溢，影響現(xiàn)場施工環(huán)境。

4 結(jié)束語

從土木工程行業(yè)的整體角度而言，混凝土裂縫問題的出現(xiàn)，給建筑混凝土結(jié)構(gòu)造成了安全上的較大威脅，尤其是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)問題，將很容易造成土木工程施工建設(shè)的全面崩盤。因此，在土木工程建設(shè)現(xiàn)代化改革的過程中，必須充分重視解決大體積混凝土裂縫問題的重要性。

從對大體積混凝土出現(xiàn)裂縫問題的根本要素為出發(fā)點，根據(jù)不同建筑工程的環(huán)境狀況，全面分析混凝土出現(xiàn)裂縫的具體原因，在此基礎(chǔ)上針對性的實現(xiàn)凝土澆筑質(zhì)量以及原材料質(zhì)量的整體提高、優(yōu)化精進(jìn)混凝土材料的配比，并對已產(chǎn)生裂縫的混凝土部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)等。只有保證了大體積混凝土的實際施工質(zhì)量，才能夠推動土木工程項目的建設(shè)，保證土木工程項目的根本質(zhì)量。