大體積混凝土裂縫控制與處理分析

薛凱

廣州市花都第一建筑工程有限公司 廣東 廣州 510800

引言

隨著科技與經濟的持續發展和我國對基礎建設的投入加大，建筑行業發展也實現了由“量”向“質”的飛躍。混凝土原材料由于經久耐用且成本低等優點，一直是建筑行業的首選，并隨著建筑結構的復雜化和高大發展而出現大體積混凝土的應用，在建筑行業中占據重要的地位。但大體積混凝土產品存在抗拉強度低的缺點，一旦受力不均就會出現各類裂縫現象，導致建筑整體構造承載力下降，不僅給人們的生活帶來困擾，還會給居民帶來不必要的財產損失，甚至引發房屋坍塌，帶來安全風險。針對各種種類的大體積裂縫問題，目前國內外相關學者專家已經做了大量的研究，并且總結相關經驗，但是，大體積混凝土裂縫的產生原因多種多樣，且一旦出現裂縫問題，處理難度高且需在短時間處理，這就需要更深層次分析和研究裂縫出現原因和著重加強預防環節措施的落實，結合實際案例，探究出科學有效的預防措施，堅持以預防為主，以避免毀滅性的損失和產生重大經濟效益和社會效應，為提高大型構造的建筑建設順利進展助力。

1 大體積混凝土概述

我國對大體積混凝土的定義有兩種，第一種按照混凝土的結構尺寸將實體尺寸大于1m的大體量混凝土稱為大體積混凝土；第二種按照混凝土的性質將水化熱產生有害裂縫的混凝土稱為大體積混凝土[1]。

大體積混凝土的特征為結構大、尺寸大、承載力強、防水、鋼筋布置密度大、出現裂縫的概率大、安全性高、混凝土設計標號高、水泥用量大、收縮變形概率大、澆筑量大、施工時間長、施工工藝高、受季節和溫度影響大[2]。

2 大體積混凝土開裂機理分析

根據國內外學者的總結和通過實踐工程案例項目施工總結，大體積混凝土裂縫的產生原因有很多，主要由自身因素和其他原因兩方面構成。

其中主要原因有：①成形過程中體積變化的影響，如混凝土在沒有加入抗滲材料前，其抗滲性能交差，且容易受到高滲透性的溶液和侵蝕性進入到其內部，影響混凝土的整體質量；②混凝土內部熱源溫度變化導致的形變裂縫，水泥在攪拌過程中會產生水熱反應，出現較大溫差，種溫度的變化通常在澆筑混凝土后7天才能停止大幅度變化，混凝土完成施工后需要對混凝土養護；③各種收縮對大體積混凝土產生影響，混凝土的收縮主要可分為干燥收縮、自收縮、塑性收縮、化學收縮、溫度收縮和沉降收縮6種形式，收縮現象屬于混凝土成形后的一個重要的現象，相關學者和工程技術人員在研究和實踐已經觀察到混凝土的收縮現象會伴隨著開裂現象；④徐變現象對混凝土的影響，徐變現象于混凝土的影響來說是具有雙面性的，一方面能降低水化熱產生的溫度應力，另一方面也會增加形變的幅度；⑤混凝土各種組成材料的影響，混凝土組成材料較多，其中水泥、碎石、砂等粗、細骨料對混凝土的影響較大。一般來說，水泥材料參數影響混凝土的收縮值，混凝土產生裂縫的概率會隨著水泥用量越多而提高，水泥的細化程度等也會影響著混凝土產生裂縫的概率。骨料含泥量高也會影響混凝土材料之間的整體性。大量工程案例試驗表明，加入減水劑會使得混凝土的水膠變大，能有效防止混凝土出現化學收縮，這表明因地制宜摻入外加劑能有效提高混凝土的性能，但需要注意要根據施工現場施工環境進行針對性的加入。

其他原因主要有：不按規范施工引起的混凝土裂縫、未能通過有效振搗方式達到有效振搗效果、未能采取有效養護措施、受到外部環境、季節氣候的影響等。

3 大體積混凝土裂縫控制與處理措施

根據大體積混凝土工程開裂機理形成的原因，需要采取合理可行的技術措施予以預防。

3.1 控制原材料及配合比

通過科學選取混凝土原材料和進行混凝土配合比的優化完善，是提升混凝土抵抗裂紋的能力的有效途徑。通過相關實踐證明，一般可通過選用中低熱的水泥品種、合適集料的選擇、摻用混合材料幾種方式進行有效控制。如在水泥品種的選擇上，結合混凝土導熱能力差特點，通過降低混凝土的內外溫差來實現預防混凝土裂縫出現的目的，結合混凝土結構外部綜合特征，在構件外部多選用標號較高的中熱硅酸鹽水泥。在集料的選擇上，需要結合工程的具體情況，如選擇優先選擇質量好，成本低的砂子與石料，優先選用以自然連續級配的粗骨料配制，做到臨近取材。在摻用混合材料的選擇上，結合大體積混凝土施工條件，一般采用泵送混凝土的方式，為確保混凝土擁有較好的泵傳送性，需要善混凝土中各成分的配比，其中最有效的方式是通過添加合適的外加劑與外摻料使拌和物能擁有更大的流動性和具有較強的抵抗分離的能力。

3.2 選擇合理的施工措施和規范的施工工藝

以“分層澆筑，新舊斜接，多次成型，充分振搗”的連續澆筑專項施工方案為指導。如選用全面分層澆筑、斜面分層澆筑、分段分層澆筑等科學方式進行分層次澆筑；采用二次振搗提升混凝土和鋼筋間的黏合程度，注意把握好混凝土的二次振搗的最佳時間；改善混凝土的攪拌工藝，降低混凝土收縮的幅度；控制混凝土的出機溫度，通過不斷減小石子的溫度，實現減小物質離開機器的溫度；掌控澆筑的溫度，結合不同季節選用不同的方法降低構件的內外溫度差值。

3.3 加強大體積混凝土的養護

完成混凝土澆筑后，借鑒現場的監測數據，按照可行的保養方案進行養護。大體積混凝土的養護需要符合相關規范要求。以用保溫養護時間為要求分析可知，需要考慮溫度應力參數信息確定合理控制方式，延遲對大體積混凝土保養時間，一般大于15天，在開展保溫操作中，需要進行保濕操作，確保混凝土表面處在濕潤的狀態，以提升其表面抵抗裂縫能力。采用分層逐步操作進行保溫層的拆除，拆除處理時，需要對防范寒潮問題、劇烈減溫問題，以及突然干燥問題加以考量[3]。

4 大體積混凝土裂縫控制實踐分析

4.1 工程概況

某住宅項目的10#、11#住宅樓及1#地下車庫為本人參與管理的項目，10#和11#的總建筑面積為42565㎡，地上27層，地下三層1層，結構為框架剪力墻結構；1#地下車庫的總建筑面積為49001㎡。該工程項目屬于較厚大體積的項目，基礎為CFG基礎，底板厚度最厚為2.5m。

4.2 做好混凝土施工前準備工作

進行大體積混凝土配合比優化，以符合國家規范為前提，同時綜合考慮項目施工當地的環境，特別是溫度和天氣變化，使得配合完成的混凝土能實現方便施工和節約用材的目的。本住宅項目地下室大體積混凝土在實際施工中根據不同需求選擇相應的水泥，結合項目所處地區的氣候和土質，從經濟性和地區環境因素考慮，在確保水泥水化熱和抗滲性能均滿足項目要求的基礎上，優選有實力的廠家作為供應廠家。從施工方調角度出發，進行混凝土配合比優化，如先優化膠凝材料的用量，在這個配合比優化的基礎上，并結合相關配合材料的摻量不同進行綜合分析強度和水化熱指標，最終實現整體綜合配合比的最佳配合用量。同時為了施工中減少安全隱患的規定和加強混凝土強度和耐久性，本項目地下室大體積混凝土的拌攪時特別重視粗細骨料的配比、最小水泥灰用量、最大水泥允許值在施工設計強度和需求要求內，重點考慮混凝土完成配制后的強度。另外，為了確保混凝土施工質量符合設計要求，對該項目做了詳細的技術交底，確保施工班組明確相關工藝要點。結合該項目施工時間段為7～10月份，這個時間段溫度比較高，容易導致水泥水化熱，通過采用摻入緩凝劑和減水劑，以達到提高混凝土的和易性目的。當溫度高于37℃時候，還采用了冰水進行混凝土的拌和。

4.2 工程的施工工藝及施工過程控制分析

為了確保本項目地下室大體積混凝土施工質量，項目進行了專項施工方案設計。

首先，在澆筑前，為了確保有足夠的澆筑面和作業面，對項目底板澆筑大體積混凝土的施工現場進行清表處理；其次，按照相關規范和設計要求，做好底模鋼筋的綁扎工作；再次，做好模板支立，確保橫平豎直地進行模板的支立，并在支撐到位的時候在模板上涂抹脫模劑；最后完成混凝土的澆筑。混凝土的澆筑是大體積混凝預防裂縫的重點，在本項目中我們采用分層澆筑進行大體積混凝土澆筑。同時采用斜接方式進行新舊混凝土的銜接。在混凝土的澆筑過程中通過采用“深插慢拔”的方法對混凝土行充分振搗。

加強混凝土施工過程中的溫度控制也是預防混凝土裂縫的重點。為了加強施工過程中及時了解大體積混凝土內部的溫度變化和全面地監控尋找混凝土的溫變規律，并結合溫度情況采取相關技術進行控制，以確保混凝土施工效果。首先，大體積混凝土現場溫度點布置及監測。項目結合項目特點和國家對混凝土施工的規范設定了12個測溫點。同時采用在底板內部預埋溫度傳感器探頭對項目在施工期的內部溫度進行監測，需要檢測15天左右，開始于澆筑混凝土施工完成后的12小時內。這個過程需要檢測人員耐心進行數據收集和記錄，并仔細地將測溫數據回傳。其次，結合項目混凝土施工工期月份為7～10月，由于當地七八月份的溫度較高，加上施工項目主要是高層建筑的地下室底板施工，施工的位置處于主樓深部基坑內，由于基坑部位所需混凝土量比較大，導致澆筑完成后水泥的水化熱積散發慢，這種情況下，當混凝土的表面溫度與覆蓋溫度的差小于20℃時，通過采用人工干預澆水降溫。

4.3 工程施工后期的養護控制分析

項目混凝土的主體部分澆筑完成后，就需要加強其表面的養護工作，以預防出現伸縮應力和混凝土的變形開裂現象。本項目的具體做法是通過蓄水養護，在混凝土終凝時鋪設塑料膜和土工布。如遇到寒潮或連續降雨溫度降低過快的極端天氣情況下，可以通過搭建保溫棚、加設混凝土頂面和側面防雨布等提高混凝土表面溫度，并設有專人監控和跟進處理。通過溫度監控混凝土的內外溫差符合要求后，在隔天可以進行保溫層和模板拆除，拆除遵循逐層拆除順序，另外，一般在模板拆除過程中盡量選擇外部環境溫度較高的時段進行，如遇到氣溫大幅度變化時需要延遲拆模。

4.4 取得效果分析

經過以上一系列混凝土裂縫控制措施后，項目相關管理人員對項目實體混凝土進行檢查，通過借助現代手法進行一系列的細致持續性觀察和測試。經過以上科學的作業方式，有效控制了混凝土裂縫問題，項目混凝土沒有出現裂縫和其他異常問題。另外為了確保檢測的科學性和權威性，特請試驗檢測機構介入對本商業廣場混凝土試塊的強度進行試驗，最終試驗檢測結果表明，本項目混凝土強度滿足設計標準要求。

通過檢查與試驗可知，通過優化混凝土配合、加強工程的施工工藝及施工過程控制和大體積混凝土表面做覆蓋保溫層的養護降溫等措施。本項目大體積混凝土中沒有出現明顯的裂縫現象，各組試塊的強度也符合相關設計和規范要求。這個結果表明，本工程大體積混凝土的裂縫得到了良好的控制，相關的預防措施是有效的和切實可行的，是值得推廣的。

5 結束語

總之，由于大體積混凝土施工時，會受到很多方面的影響，稍不注意裂縫就會發生，對此，在其施工過程中要管理好各道工序，從原材料的選用開始，到工程的設計，再到決定施工工藝，我們應當全面把握各種因素，控制大體積混凝土裂縫的出現，從工程的施工條件和技術出發，高質量地完成項目建設。