工程施工混凝土裂縫成因分析及控制措施研究

耿 春

受多方面不合理因素干擾，建筑工程施工過程中可能會出現(xiàn)一些質量問題，如混凝土裂縫問題等。這就需要按照工程項目混凝土施工情況增強裂縫控制力度，從優(yōu)化材料選擇、優(yōu)化混凝土配合比以及優(yōu)化混凝土施工等方面入手，對混凝土裂縫加以控制處理，降低工程施工過程中出現(xiàn)裂縫問題的可能性，保證建筑工程混凝土結構質量和施工安全。另外，在混凝土施工過程中需要考慮的基礎項目比較多，因此必須在全面落實各項施工要求的情況下相應調控質量安全問題，增強混凝土施工與工程項目整體規(guī)劃建設之間的協(xié)調配合力度，確?；炷潦┕ばЧ驼w質量，進而延長建筑結構的整體使用壽命。

1 工程概況

混凝土結構是工程結構中最重要的組成部分之一，其開裂原因和形式比較復雜。黑龍江省牡丹江市林口南站站房及相關配套工程具有施工規(guī)模大、施工標準高的特點，主要包括林口南站站房（建筑面積2 998 m2）、站臺及雨棚（建筑面積7 200 m2）等。該工程中含有大量的混凝土結構澆筑施工及養(yǎng)護施工，主要結構形式為鋼筋混凝土框架結構?，F(xiàn)以其為案例研究工程施工混凝土裂縫問題的成因，并探討相關控制措施。

2 工程施工混凝土裂縫成因

2.1 材料原因

混凝土是由多種原材料拌和而成的建筑材料，屬于典型的混合物，其中任何一種原材料的質量存在問題或配比不合理，都會導致混凝土材料出現(xiàn)開裂風險。首先，如果粗細集料存在質量問題或含泥量超過標準數(shù)據(jù)，那么混凝土材料的收縮應力會比設計值更大，此時開裂概率也會有所提升[1]。集料顆粒級配不良也可能導致混凝土出現(xiàn)收縮增大的問題，從而造成混凝土結構開裂。其次，骨料的粒徑不符合施工要求且含有大量的針片，會導致混凝土拌和過程中的水泥用量和用水量驟增，更容易發(fā)生開裂問題。最后，水泥材料的種類不合理，也會導致工程施工混凝土出現(xiàn)裂縫。例如，礦渣硅酸鹽水泥和快硬水泥等都具有收縮大的特點，使用這些水泥進行施工，必然會導致混凝土開裂。

2.2 混凝土配合比原因

混凝土材料是混合物，各種原材料的使用數(shù)量和配合比直接決定了混凝土材料的最終性能，在配合比不合理的情況下，出現(xiàn)開裂的概率會大幅度增長。根據(jù)實際工程經驗來看，在混凝土配合比設計中，單方混凝土的水泥用量越大、用水量越高，開裂的可能性越大。這主要是因為，在工作人員未能合理控制水灰比的情況下，混凝土的水灰比數(shù)據(jù)會遠超正常指標，其坍落度、流動性等都比較高，在脫水干縮時就可能產生塑性裂縫，進而導致混凝土開裂。

2.3 施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因

混凝土結構開裂的原因非常復雜，而施工及養(yǎng)護不到位是導致開裂現(xiàn)象的主要原因之一。

（1）在混凝土澆筑施工過程中，工作人員未能合理控制混凝土的澆筑速度，未能按照有關施工要求進行振搗，導致混凝土出現(xiàn)分層、漏振、過振等問題，很難按照預計情況順利成型，發(fā)生開裂問題的概率比較高[2]。

（2）在混凝土材料中使用摻和料的情況下，工作人員未能按照施工要求進行操作，攪拌時間不充足、攪拌后未及時進行澆筑，可能導致混凝土結構開裂。

（3）在建筑工程施工中，大體積混凝土澆筑施工并不少見，在連續(xù)澆筑時間過長、不同層次混凝土銜接不合理的情況下，很難順利凝結成型。同時，在大體積混凝土澆筑施工中，工作人員未能準確把控水化熱情況，未能及時做好混凝土結構保溫降溫處理，導致混凝土結構內外溫度差超過標準值，致使混凝土產生溫度裂縫。

（4）在進行混凝土結構養(yǎng)護的過程中，工作人員未能提前確定養(yǎng)護工作方案，導致出現(xiàn)初期灑水不到位、早期脫水等問題，混凝土表面的溫度和內部溫度差異巨大，就可能會出現(xiàn)開裂問題。

（5）在混凝土結構初步成型的情況下，需要拆除外部模板，以保證后續(xù)施工的正常進行。但是在實際工作中，很多施工人員未能控制好拆模時間，導致混凝土結構在未成型的情況下失去支撐，其開裂的概率必然會成倍增長。

3 工程施工混凝土的裂縫控制措施

在混凝土施工期間，裂縫問題的形成會受到多種因素的影響，林口南站工程地處低山丘陵區(qū)和沖洪積平原，沿線水文屬于松花江和烏蘇里江水系，地表水對混凝土結構沒有侵蝕性。該混凝土工程結構建設應用的材料類型較多，規(guī)模較大，混凝土材料配合比、施工程序以及施工質量優(yōu)化都是裂縫控制的關注重點，下面結合案例工程進行具體分析。

3.1 材料選擇

林口南站工程應用的混凝土強度等級包括C15、C25、C30 和C40，還有幾種細石混凝土材料，站臺雨棚則采用仿清水混凝土涂料。結合實際工程，在材料選擇期間需要注重以下幾點。

第一，要分析混凝土結構的特點，控制好混凝土的強度等級，優(yōu)化水泥品種和等級的選擇方案，盡可能選擇低水化熱的水泥，從根本上降低混凝土結構開裂的概率。本工程基礎墊層采用C15混凝土，而主體結構由于跨度偏大、耐久性要求高，采用C30 混凝土，預應力鋼筋混凝土構件則選擇C40 混凝土，以滿足建設質量要求。

第二，要保證砂石材料的質量，不能為了節(jié)省成本而選擇含泥量過高的砂石骨料。

第三，工作人員可進行外加劑和膠凝材料的適應性試驗，選用適應性最好的外加劑，從而達到降低水膠比、減少水泥用量以及降低水化熱的目的，避免混凝土結構因溫差而發(fā)生開裂問題[3]。

第四，要對膨脹劑進行相關試驗，測試膨脹率、泌水率等關鍵參數(shù)，選用適當?shù)呐蛎泟┭a償混凝土的收縮量，控制收縮裂縫的產生。

3.2 優(yōu)化混凝土配合比

混凝土材料能否順利成型，很大程度上取決于其配合比是否科學合理。在工作中，首先應嚴格遵守《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55-2011）的有關內容，確?；炷敛牧吓浔鹊目茖W性。其次，需要對混凝土材料的干縮率、坍落度等進行實驗，并結合工程施工需求進行適當調整，在不影響建筑工程施工質量的基礎上，盡可能減小混凝土的坍落度。再次，要控制混凝土材料的用水量、水灰比和砂率等，盡可能降低水膠比，保證最佳砂率值，優(yōu)化混凝土材料的整體性可采用粉煤灰或礦粉替代部分水泥以達到優(yōu)化配合比的效果。最后，在確定混凝土材料配合比之前，工作人員要真正深入一線施工場所，根據(jù)施工單位的澆搗工藝以及操作水平等，適當調整混凝土的設計坍落度等參數(shù)，為后續(xù)混凝土材料順利成型打下堅實的基礎。

3.3 合理規(guī)劃混凝土施工程序

混凝土施工過程中包含多項程序，各項之間需要保持有效銜接，按照施工流程有序開展施工作業(yè)，能夠大大降低裂縫發(fā)生的概率。施工程序運行期間還要做好作業(yè)規(guī)范監(jiān)管和質量控制工作，主要包括幾個方面。第一，根據(jù)設計圖紙確定混凝土各項參數(shù)，包括型號、強度、數(shù)量和應用部位；然后對混凝土澆筑施工方案進行完全交底，并對原材料進行質檢。第二，開展混凝土拌制、運輸、澆筑與振搗施工程序。第三，合理留置混凝土試塊，及時開展養(yǎng)護處理。第四，開展混凝土各項結構的檢驗，包括現(xiàn)澆結構、結構實體以及混凝土子分部等，完成工程驗收。

3.4 其他控制措施

第一，做好模板的安裝及拆除工作，避免工程施工混凝土裂縫病害。在安裝模板時，應確保模板邊界連接緊密，避免出現(xiàn)漏漿、滲水等問題。同時，還需要確?；炷翂|塊、鋼筋定位器等零部件的安裝位置符合設計要求，避免鋼筋移位以及混凝土結構偏斜等問題，提升混凝土結構的施工質量。在安裝模板支撐立柱前，先要檢查安裝位置的承載力，確認該位置地面穩(wěn)定性、剛度和強度等，才能開始安裝模板結構，否則可能會導致支撐立柱沉降、模板松動變形等問題，不利于混凝土結構順利成型。在混凝土結構成型后，工作人員應分析其拆模強度要求（表1），在此基礎上嚴格遵守拆除順序和安全管理要求，逐層拆除模板結構。拆除下來的模板材料、支架材料應第一時間清理并運輸?shù)教囟ㄎ恢?，避免形成集中荷載給混凝土結構造成不必要的損傷[4]。另外，考慮到拆模時部分混凝土結構可能尚未形成穩(wěn)定的受力體系，必要情況下可增加臨時支撐結構。

表1 模板拆除時的混凝土強度要求

第二，做好混凝土的拌制工作，降低混凝土結構開裂的可能性?；炷敛牧系闹苽渌經Q定了其在成型過程中的性能，因此必須保證拌制工作的有效性，采取有效措施保證整體性能。要根據(jù)實際情況確定混凝土類型，在條件允許的情況下優(yōu)先采用預拌混凝土，并確保混凝土材料的質量符合《預拌混凝土》（GB/T 14902-2012）的有關要求。為避免混凝土材料的批次差異，一般應在同一供貨商處購進同一批次的原材料，并在此基礎上按照統(tǒng)一的配合比進行混凝土材料配置，保證混凝土的拌制水平。

第三，做好混凝土的運輸工作。在運輸混凝土的過程中，需要保證混凝土材料的穩(wěn)定性和均勻性，采取措施避免其分層、離析。同時，應完善運輸車輛的防曬、防風以及防雨雪設施，從根本上降低混凝土運輸質量風險，并根據(jù)現(xiàn)場施工需求確定運輸頻率，確?；炷潦┕つ軌蜻B續(xù)不間斷地進行，降低開裂風險[5]。另外，還需要檢查運輸?shù)绞┕さ攸c混凝土的坍落度，在出現(xiàn)混凝土離析等問題的情況下，第一時間進行二次拌和，保證混凝土材料的性能符合施工要求。

第四，做好混凝土的澆筑工作。為確保混凝土結構質量，工作人員應根據(jù)構件種類、鋼筋數(shù)量等，確定最佳的混凝土澆筑施工方案。林口南站工程混凝土澆筑分為基礎、柱和梁板3 部分，其中在基礎混凝土澆筑中，應沿縱向進行連續(xù)澆筑，使混凝土能夠流淌成斜坡狀，并通過提高泵送效率來優(yōu)化接縫的及時性，從而有效預防冷縫問題。在柱混凝土澆筑施工期間，需要根據(jù)實際情況合理控制振搗、澆筑方式以及間隔時間等。例如，對于小于3 m 的柱，采用柱頂直接下灰的澆筑方法；對于大于3 m 的柱，采用模板側面開門子洞安裝斜溜槽分段的澆筑方式。而墻體混凝土澆筑要保持連續(xù)性，每層澆筑完成后間隔時間應控制在2 h 內。梁與板混凝土澆筑施工需同步進行，但梁要稍早于板，即應用趕漿法將梁分層澆筑形成階梯狀，澆筑至底板區(qū)域后再與板混凝土澆筑共同進行。

在各項混凝土澆筑期間要有效配合振搗處理，控制振搗頻率、時間和深度，保證振搗密實性，全面防控裂縫問題。林口南站工程在混凝土振搗施工期間按照《混凝土泵送施工技術規(guī)程》（JGJ/T 10—2011）的要求，一次振搗完成后間隔20 ～30 min 進行復振。為了針對性防控收縮裂縫，在混凝土水平面應用木抹子搓平搓毛至少兩遍，觀察樓板面混凝土結構是否存在裂縫的可能性，若存在則應用鐵滾子進行壓實處理，同樣壓實至少兩次。

第五，混凝土施工縫處理。林口南站工程混凝土施工縫包含墻頂部和柱底部兩部分。對于墻頂部，應將澆筑結構設置高出頂板（梁）底20 mm 的狀態(tài)，模板拆除后彈出頂板（梁）底線，應用云石機切割出1 道深度為5 mm 的水平縫，切割位置設置在墨線上5 mm 區(qū)域。對于柱底部，在剔除浮漿的同時向下凹陷2 cm，在柱外側尺寸線位置應用砂輪切割機向內切割處理。施工縫設置完成后均要進行清潔處理，保證施工縫整齊、干凈，不能積水，避免水滲透導致內部結構遭受侵害，進而引發(fā)裂縫。

第六，做好混凝土的養(yǎng)護工作，降低開裂概率。在混凝土結構澆筑結束后，工作人員應根據(jù)事先制訂好的養(yǎng)護工作方案，第一時間執(zhí)行養(yǎng)護措施。根據(jù)周邊的環(huán)境條件和氣溫條件等確定保溫保濕措施，且在混凝土成型前避免外力擾動[6]。在溫度比較高、相對濕度比較低的情況下，工作人員可定期向混凝土表面灑水以保持濕度；同時，利用塑料薄膜進行覆蓋，避免其表面水分大量蒸發(fā)導致開裂問題，從根本上提升混凝土結構的施工質量。

4 結語

混凝土材料是建筑工程施工過程中必不可少的重要材料之一，為建筑結構提供了足夠的支撐力。開裂問題是混凝土結構施工中常見的質量病害之一，在原材料選擇不合理、混凝土砂漿配比不科學、混凝土澆筑及養(yǎng)護不到位的情況下，均可能發(fā)生開裂。因此，只有優(yōu)化材料選擇、優(yōu)化混凝土配合比、保證混凝土結構施工質量和養(yǎng)護水平，才能規(guī)避混凝土結構的開裂問題。