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，從優化材料選擇、優化混凝土配合比以及優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劃建設之間的協調配合力度，確保混凝土施工效果和整體質量，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護施工，主要結構形式為鋼筋混凝土框架結構。現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據，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，出現開裂的概率會大幅度增長。根據實際工程經驗來看，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，混凝土的水灰比數據會遠超正常指標，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 施工及現場養護原因

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

（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，導致混凝土出現分層、漏振、過振等問題，很難按照預計情況順利成型，發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護的過程中，工作人員未能提前確定養護工作方案，導致出現初期灑水不到位、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，規模較大，混凝土材料配合比、施工程序以及施工質量優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，選用適當的膨脹劑補償混凝土的收縮量，控制收縮裂縫的產生。

3.2 優化混凝土配合比

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程》（JGJ 55-2011）的有關內容，確保混凝土材料配比的科學性。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，為后續混凝土材料順利成型打下堅實的基礎。

3.3 合理規劃混凝土施工程序

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，能夠大大降低裂縫發生的概率。施工程序運行期間還要做好作業規范監管和質量控制工作，主要包括幾個方面。第一，根據設計圖紙確定混凝土各項參數，包括型號、強度、數量和應用部位；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，及時開展養護處理。第四，開展混凝土各項結構的檢驗，包括現澆結構、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，避免出現漏漿、滲水等問題。同時，還需要確保混凝土墊塊、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到特定位置，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。混凝土材料的制備水平決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。要根據實際情況確定混凝土類型，在條件允許的情況下優先采用預拌混凝土，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，并根據現場施工需求確定運輸頻率，確保混凝土施工能夠連續不間斷地進行，降低開裂風險[5]。另外，還需要檢查運輸到施工地點混凝土的坍落度，在出現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，工作人員應根據構件種類、鋼筋數量等，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，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，進而引發裂縫。

第六，做好混凝土的養護工作，降低開裂概率。在混凝土結構澆筑結束后，工作人員應根據事先制訂好的養護工作方案，第一時間執行養護措施。根據周邊的環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、混凝土澆筑及養護不到位的情況下，均可能發生開裂。因此，只有優化材料選擇、優化混凝土配合比、保證混凝土結構施工質量和養護水平，才能規避混凝土結構的開裂問題。