大體積混凝土施工裂縫成因及控制分析

摘 要：在建筑工程項目施工過程中，大體積混凝土施工裂縫問題和工程整體建設(shè)質(zhì)量有直接關(guān)系，但由于大體積混凝土裂縫形成原因趨于多樣化，不同原因所產(chǎn)生的影響效果存在嚴重差異。因此，為了避免因大體積混凝土施工裂縫問題給工程質(zhì)量造成嚴重影響，本文結(jié)合雍璟臺一期（1#-3#、5#-7#、27#-34#樓）工程案例，首先對裂縫類型和原因進行了分析，其次提出了裂縫控制的相關(guān)措施，最后通過工程論證，表明文章的措施切實可行，為以后類似工程施工提供經(jīng)驗參考。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；施工裂縫成因；控制分析文章編號：2095-4085（2024）06-0058-03

0 引言

在我國各行業(yè)經(jīng)濟高速發(fā)展的時代背景下，建設(shè)工程項目的數(shù)量和總體規(guī)模不斷取得突破的同時，新材料、新工藝、新技術(shù)日新月異，規(guī)范和標準也在不斷完善改進。隨著建筑工程數(shù)量的增加，質(zhì)量事故也頻繁發(fā)生，這不僅會對建筑產(chǎn)品的安全性、穩(wěn)定性和耐久性造成影響，同時也會對建筑施工企業(yè)帶來負面影響，企業(yè)將難以生存發(fā)展，因此，加強建筑企業(yè)對建筑工程中大體積混凝土施工裂縫的研究和控制顯得尤為重要［1］。

1 工程概述

雍璟臺一期（1#-3#、 5#-7#、 27#-34#樓）工程位于福建省龍巖市新羅區(qū)紫金山體育公園梧桐郡南側(cè)，擬建工程由高層住宅1#、2#、3#、5#、6#、7#、27#、28#樓共八棟主樓，29#、30#、31#、32#、33#、34#樓為通信機房、開閉所、配電房、商業(yè)用房和純地下室組成。擬建工程規(guī)劃用地面積34 596.84m2，總建筑面積98 113.21m2，地下室建筑面積18 956m2。其中1#、2#、3#、5#、6#、27#、28#樓共7棟一類高層住宅，7#樓為二類高層住宅，29#、30#、34#樓為3棟單層住宅配套，31#、32#、33#樓為3棟單層公共建筑。其中1#、27#、28#樓為裝配式建筑，面積為32 788.71m2。本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)框架安全等級為二級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙類，抗震設(shè)防設(shè)防烈度為6度?；A(chǔ)地震加速值為0.5。該工程房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計合理使用年限為50年［2］。

其中27#樓地基持力層為強風化粉質(zhì)泥巖，地基承載力值為400kPa，設(shè)計筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)長度為41.2m，寬度15.45m，厚度1.2m，為大體積混凝土。

2 大體積混凝土裂縫類型

2.1 貫穿裂縫

貫穿裂縫是以混凝土表面裂縫為基礎(chǔ)，受到其他因素影響，生長為深層裂縫，甚至出現(xiàn)貫穿裂縫，將整個結(jié)構(gòu)斷面切開，給結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成嚴重危害。由于該種裂縫是在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，從而出現(xiàn)裂縫。由于不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。這種裂縫在大體積混凝土施工中出現(xiàn)，主要是因為地基基礎(chǔ)持力層承載力值不同，或者筏板厚度不一樣，未設(shè)置后澆帶分倉澆筑而引起。

2.2 深層裂縫

深層裂縫能切斷結(jié)構(gòu)斷面，危害到結(jié)構(gòu)耐久性，深層裂縫的危害是很大的，一個整體結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時考慮其整體聯(lián)合受力，現(xiàn)在因為有裂縫，原來的設(shè)計受力狀態(tài)發(fā)生了變化，結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力進行了重分配。原來考慮次要的部件可能成了主要部件，而真正的主要部件并沒有起作用，這樣對結(jié)構(gòu)受力是非常危險的，應(yīng)當加以重視。 普通鋼筋混凝土裂縫寬度超過0.2～0.25mm就是裂縫（主要受力結(jié)構(gòu)容許不超過0.2mm， 次要結(jié)構(gòu)容許不超過0.25mm），因為在這個限制下，即使有裂縫，一般不會發(fā)展到深層，如果超出這個限制就很有可能為深層裂縫。深層裂縫形成原因與貫穿裂縫相同。

2.3 表面裂縫

大體積混凝土的表面裂縫一般危害性較小，但影響外觀質(zhì)量。因此，如果不加以控制，是非常危險的，很有可能發(fā)展成為更大裂縫，對主體結(jié)構(gòu)造成危害性。因為大體積混凝土的表面裂縫主要是施工原因造成的，所以本文從不同方面進行分析，探究大體積混凝土表面裂縫在施工過程中產(chǎn)生的原因，在施工中全過程加以控制。

3 大體積混凝土表面裂縫產(chǎn)生的原因

原材料質(zhì)量差，比如碎石和砂子質(zhì)量不合格、含泥量大，水泥水化熱大；配合比不合理，比如水泥用量過大，水用量大，外加劑的用量不合理；攪拌時間短，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量差；混凝土運輸時間過長，導(dǎo)致混凝土離析；混凝土澆筑順序不合理，分層厚度過大，過振或者漏振，未適時進行二次抹壓；混凝土溫度控制措施不當，里表溫差過大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力；高溫施工、冬雨期施工養(yǎng)護不及時、養(yǎng)護方式錯誤、養(yǎng)護時間不夠。

4 大體積混凝土施工裂縫的控制措施

4.1 加強原材料管控

在選擇水泥時，要嚴格遵循《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2023）的有關(guān)規(guī)定，采用通用硅酸鹽水泥，其水化熱程度較低，3d水化熱不宜大于250kJ/kg，7d水化熱不宜大于280kJ/kg；當選用52.5強度等級水泥時，7d水化熱宜小于300kJ/kg。

要從水泥具備的特性出發(fā)，不同的工程對水泥的要求不同，盡量選用低水化熱的水泥，避免內(nèi)外溫差較高，提高混凝土溫度應(yīng)力，合理控制混凝土表面產(chǎn)生裂縫的概率。

4.2 合理選擇混凝土骨料材料

在選擇細骨料時，最常用中砂，細度模數(shù)要高于2.3，含泥量要低于3%；粗骨料粒徑要控制在5.0～31.5mm范圍。同時，要進行連續(xù)級配，保證其含泥量小于1%，盡可能采用非堿活性的粗骨料。

4.3 混凝土配合比

如果配合比設(shè)計錯誤，易降低混凝土抗拉強度，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)嚴重開裂問題。當配合比超過標準值，這時水泥用量、水灰比、含砂率、骨料等，各種配比均不滿足要求，而且不經(jīng)濟。因此，工作人員在滿足強度基礎(chǔ)上，要盡量減少水泥用量，合理控制混凝土拌合物的坍落度。

除注意水泥等原材料用量的合理搭配外，在降低混凝土表面裂縫現(xiàn)象的發(fā)生時，還應(yīng)適當添加一些摻合料或外加劑，使混凝土各原材料的配比合理。骨料粒徑、骨料級配、水泥品種、粉煤灰、外加劑摻量等也是影響混凝土抗溫度應(yīng)力能力的因素。因此需要對工程中選用的大體積混凝土原材料及配合比進行規(guī)范（如表1所示）。

混凝土制備與運輸能力應(yīng)滿足混凝土澆筑工藝要求，混凝土的攪拌時間不得小于3min；混凝土攪拌運輸車應(yīng)采用混凝土攪拌運輸車進行混凝土攪拌運輸，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，運輸車應(yīng)采取防曬、防雨、保溫措施。攪拌運輸車在運輸途中補充外加劑進行調(diào)節(jié)時，應(yīng)迅速進行攪拌，攪拌時間不應(yīng)少于120s。應(yīng)添加減水劑或同水灰比的水泥漿，以向混合物中加水的方式調(diào)整其性能?；炷涟韬衔镌谶\輸過程中，在采取措施無法恢復(fù)其工作性能的情況下，當坍落度損失或離析嚴重時，不得澆筑。

4.4 嚴格混凝土澆筑施工

澆筑時應(yīng)按照審核批準后的施工方案進行，對施工人員進行安全、技術(shù)交底，簽字歸檔；合理安排分層澆筑順序，分層厚度宜300～500mm，在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑；宜在一天中氣溫較低時進行澆筑作業(yè)；混凝土自由落地高度不得大于2m，大于2m時，加溜槽或者串筒；在混凝土澆筑過程中，要預(yù)防其出現(xiàn)離析現(xiàn)象，嚴禁過振或者漏振，以表面呈浮漿、不出現(xiàn)氣泡、不再沉落為標準。在初凝后終凝前及時進行二次抹壓；在混凝土澆筑施工中，由于振搗不均勻或出現(xiàn)漏振、過振等現(xiàn)象，會造成混凝土離析，密實度差，使結(jié)構(gòu)整體強度降低，從而引起質(zhì)量事故。漏振時不能完全排除混凝土內(nèi)部氣泡的情況下，會使混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)力降低。過振時鋼筋周圍的水泥漿液和骨料分離，鋼筋和混凝土的握裹力也會大打折扣［3］。

需要注意的是惡劣天氣下，需要采取保護措施的情況下才能施工，如雨雪天氣澆筑，需要加罩棚后方可施工，否則應(yīng)予以停工，以保障混凝土質(zhì)量。

4.5 加強混凝土溫度控制

控制里表溫差過大，是控制產(chǎn)生溫度應(yīng)力的根本問題。主要方法有混凝土內(nèi)部通水降溫和混凝土表面保溫保濕；混凝土內(nèi)部降溫采用混凝土內(nèi)部預(yù)埋鍍鋅管接通循環(huán)水，帶出混凝土內(nèi)部熱量，降低混凝土內(nèi)部溫度；混凝土表面覆蓋草簾、麻袋、土工布等保溫保濕。此外也可以采用發(fā)熱量較低的水泥，如粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、復(fù)合水泥。

對混凝土內(nèi)部溫度進行預(yù)埋測溫管及時監(jiān)測。大體積混凝土澆筑體內(nèi)監(jiān)測點布置可采用以下布置方式：

（1）試驗區(qū)可選混凝土澆筑體平面向稱軸線的半軸，試驗區(qū)內(nèi)監(jiān)測點按平面分層布置，以反映混凝土澆筑體內(nèi)最高溫升、里表溫差、降溫速率和環(huán)境溫度。

（2）在檢測區(qū)內(nèi)，可根據(jù)混凝土澆筑體內(nèi)溫場的分布情況，按照控溫條例，確定監(jiān)測點的位置和數(shù)量。

（3）在各考點軸線上，應(yīng)按結(jié)構(gòu)平面尺寸布置監(jiān)控點位置不少于4個。

（4）沿混凝土澆筑的體厚度方向，應(yīng)布置至少表層、底層及中心溫度測量點，各測量點之間應(yīng)保持不超過500mm的間隔。

（5）根據(jù)具體需要確定保溫養(yǎng)護效果和環(huán)境溫度監(jiān)測點的多少；

（6）澆筑混凝土的體表層溫度，以澆筑混凝土的體表50mm以內(nèi)溫度為宜。

（7）澆筑體底面混凝土的溫度，以澆筑體底面50mm以上混凝土的溫度為宜。

在高溫天氣施工時，在攪拌過程中加入冰水或冰塊，使混凝土的出機溫度盡可能降低，常用的方法是：對混凝土原料溫度降低的措施，還可以對攪拌機、物料堆場等進行遮陽處理。盡量避開高溫大風天氣，防止水分蒸發(fā)造成混凝土表面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

冬期澆筑混凝土?xí)r，宜采取提高混凝土原料溫度的措施，如熱水拌合，骨料加熱等。

4.6 做好后期養(yǎng)護

養(yǎng)護是一種保證混凝土質(zhì)量的重要的手段，可以使混凝土正常硬化。控制表面裂縫，養(yǎng)護也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；炷猎跇藴署B(yǎng)護條件下，硬化正常，不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，但僅與工廠預(yù)制件生產(chǎn)的標準環(huán)境相適應(yīng)，現(xiàn)場施工不具備該條件。越接近標準條件的現(xiàn)場混凝土養(yǎng)護，越不容易出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象。

（1）保溫養(yǎng)護要有專人負責，要做好檢測記錄。

（2）保濕保養(yǎng)不能少于14d；覆蓋薄膜保養(yǎng)時，要經(jīng)常檢查薄膜完整情況；混凝土表面要保持濕潤。

（3）保溫覆蓋層的拆除要分層次、分步驟進行，可在混凝土表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃的情況下全部拆除保溫覆蓋層。

綜上所述，目前，施工單位在日常施工過程中，對材料質(zhì)量把控不嚴，影響混凝土質(zhì)量，從而導(dǎo)致其強度、水灰比、塌落度等元素達不到設(shè)計標準，或選用各種廉價不合格材料，以達到利潤最大化。針對這種情況，施工人員應(yīng)該對水泥、骨料、水、添加劑等各種建筑材料的質(zhì)量進行合理控制，對混凝土質(zhì)量進行全面控制，確保現(xiàn)場建筑工程質(zhì)量能夠達到實際要求。粗骨料在大體積混凝土澆筑振搗時產(chǎn)生沉降，就會產(chǎn)生氣擠、水擠等現(xiàn)象，當塌落度過大時，大體積混凝土表面沁水嚴重，甚至出現(xiàn)豎向體積沉降的問題，使構(gòu)件表面受到破壞，從而使其干縮性能發(fā)生改變，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部在完全蒸發(fā)水分后，未及時進行二次抹壓，澆注混凝土?xí)r，未對模板和墊層結(jié)構(gòu)充分澆水濕潤，混凝土塌落度較小，混凝土失水過快，模板、墊層吸水量大，很容易出現(xiàn)干縮裂紋的問題；而體積較大的混凝土結(jié)構(gòu)水化熱大，內(nèi)部產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，從而誘發(fā)混凝土裂縫問題；澆筑施工工序完成后，由于沒有及時進行表層覆蓋處理工作，致使游離在建筑表面的水份被迅速蒸發(fā)，暴露在空氣中的大體積混凝土表面，致使其產(chǎn)生了嚴重的表面開裂行為。施工單位在大體積混凝土施工中，應(yīng)針對以上各種開裂原因進行分析，并采取正確合理的防治措施，最終達到大體積混凝土裂縫得到有效控制的目的。

5 結(jié)語

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫的問題，嚴重影響了建筑工程的建設(shè)質(zhì)量。在新的時代背景下，市場競爭環(huán)境愈加激烈，建筑企業(yè)要想提高市場競爭力，就必須綜合分析大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，結(jié)合誘發(fā)大體積混凝土裂縫的原因，從建筑工程項目的施工、運營全過程提出有效的解決方案，全面提高混凝土的抗裂性能，延長建筑產(chǎn)品的使用壽命。

參考文獻：

［1］周曉剛.基于跳倉法施工的深基坑大體積混凝土裂縫控制技術(shù)［J］.廣東建材，2023，39（2）：81-84.

［2］張愛艷.探析建筑工程中大體積混凝土施工技術(shù)及裂縫控制措施［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2023，21（9）：22-24.

［3］GB50496-2018，大體積混凝土施工標準［S］.