大體積混凝土施工中的裂縫分析及防控措施分析

文／柴力 合肥富通商務地產(chǎn)有限公司 安徽合肥 230071

引言：

混凝土作為一種非常重要的建筑材料，因其優(yōu)良的性能在建筑工程中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，能夠滿足多種不同環(huán)境的要求，促進了建筑工程施工質(zhì)量的不斷提高，在一定程度上加快了城市化進程。由于建筑工程的施工環(huán)境往往非常復雜，在大體積混凝土施工過程中，往往會受到多種不利因素的影響，這就會造成混凝土裂縫的產(chǎn)生，不僅會降低建筑工程的外觀，甚至還可能會影響到整個建筑工程的安全，給人們的生命財產(chǎn)安全造成不小的威脅。因此，為了保障建筑工程的安全，這就需要采取有針對性的控制措施，盡可能避免大體積混凝土裂縫的形成，確保混凝土澆筑施工質(zhì)量符合施工合同和國家相關(guān)標準規(guī)范的要求。通過對建筑工程混凝土的整個施工過程進行系統(tǒng)全面的分析，明確其中會造成裂縫的原因，并結(jié)合大體積混凝土的施工特點，制定相應的改善控制措施，避免混凝土裂縫的形成，進而促進大體積混凝土施工質(zhì)量的不斷提高。

1.大體積混凝土施工裂縫分析

根據(jù)裂縫的構(gòu)造不同，可以將建筑工程混凝土裂縫劃分為：結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，其中，前者對建筑物所造成的影響更為嚴重，在實際的建設過程中需要予以充分的關(guān)注。造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)性裂縫的因素非常多，對于建筑工程施工而言，其中最主要的因素就是混凝土收縮，這主要是由混凝土自身性質(zhì)決定的，即混凝土在進行凝固的過程中，其中所含有的水分會逐漸蒸發(fā)，在外界不利因素的共同作用下，水分的蒸發(fā)速度逐漸增加，當其超過混凝土所能承受的極限速度后，就會造成裂縫的形成。此外，還有一種結(jié)構(gòu)性裂縫的形成是受到大體積混凝土內(nèi)部和外部環(huán)境的共同作用，其中最主要的原因就是水泥凝固速度過快，其內(nèi)部聚集的大量熱量無法及時排出，導致混凝土凝固前后的溫度過大，這就會在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱位置處造成裂縫，例如，構(gòu)件的跨中、樓板和梁板的結(jié)合處，在施工過程中需要對上述位置進行重點關(guān)注。下面就大體積混凝土施工裂縫的成因進行分析。

1.1 水泥水化熱

水泥水化熱是造成大體積混凝土內(nèi)部溫度過高的主要原因，在混凝土凝結(jié)的過程中，其中所含有的大量水泥會發(fā)生一系列的化學反應，在水泥水化熱的作用下，會產(chǎn)生的大量的熱量，如果沒有及時將過多的熱量排出混凝土結(jié)構(gòu)外，就會造成熱量的不斷積累，進而會引起混凝土結(jié)構(gòu)溫度的異常升高。同時，由于混凝土結(jié)構(gòu)自身的導熱性能非常差，再加上較大的體積，經(jīng)由混凝土結(jié)構(gòu)散失的熱量非常少，而在外部環(huán)境的作用下，混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度始終處于較低的水平，由此會在混凝土內(nèi)外形成一定的溫度差，這就會產(chǎn)生一定的應力，當溫度差超過混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的范圍后，就會在大體積混凝土上形成一定的裂縫，隨著裂縫的不斷增長，就會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.2 外界氣溫

大體積混凝土在澆筑的過程中，會受到外界環(huán)境溫度的嚴重影響，需要予以充分的關(guān)注，保障混凝土的入模溫度適宜。當外界環(huán)境溫度較高時，混凝土的入模溫度就會越高，所含有的熱量就會越多，會在混凝土中積累大量的熱量，而外界溫度不是一成不變的，進入夜晚之后，外界環(huán)境的溫度下降較快，這就會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差，進而引起裂縫的形成。同時，外界環(huán)境較高的溫度，也不利于混凝土內(nèi)部熱量向外進行快速的擴散，進而會大大增加裂縫的形成幾率。

1.3 約束條件

大體積混凝土在澆筑施工過程中會受到多種不同約束條件的限制，根據(jù)約束位置的不同可以劃分為內(nèi)、外兩種不同的約束類型，在實際的施工過程中需要予以充分的關(guān)注。對于內(nèi)約束而言，由于大體積混凝土的結(jié)構(gòu)斷面較大，在溫度的作用下難以避免會出現(xiàn)變形，而不同區(qū)域的溫度并不相同，這就會形成不均勻的變形，而不均勻的變形質(zhì)點之間又會相互影響，形成連續(xù)的約束行為。對于外約束而言，其主要是在構(gòu)造物邊界的作用下形成的，尤其是支座所產(chǎn)生的約束作用不容忽視。大體積混凝土會隨著溫度變化而發(fā)生不同程度的形變，但是在外界各種約束的共同作用下，混凝土的變形無法完成，由此會在其內(nèi)部形成應力集中，當應力超過混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的范圍后，就會導致混凝土裂縫的形成，進而影響到混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。

1.4 混凝土收縮變形

對于大體積混凝土而言，在其逐漸發(fā)生凝固的過程中，其中所含有的大部分水分會散失到外界。根據(jù)統(tǒng)計所散失的水分占到總水分的80%左右，而用于凝固的水分只有20%左右。由于凝固的作用，混凝土的體積會發(fā)生一定變化，其變化的程度主要取決于混凝土所含有的凝膠材料含量。通常來說，普通類型的混凝土所含有的凝膠量較低，相應的收縮也較小。但是對于具有特殊用途的混凝土而言，其體積往往會發(fā)生較大的變化，甚至出現(xiàn)膨脹。造成混凝土收縮的因素種類非常多，其中影響最大的就是混凝土內(nèi)部所具有的含水空隙。在混凝土進行凝固的過程中，空隙中所含有的水分會在持續(xù)高溫的作用下散失到外界環(huán)境，這就會導致孔隙中的毛管力發(fā)生變化。混凝土所發(fā)生的收縮變形具有可逆性，即混凝土損失水分發(fā)生一定的收縮后，再向其注入一定的水分，吸水后混凝土體積就會相應的膨脹，在干濕交替變化的過程中，會影響到混凝土強度。

2.大體積混凝土施工裂縫防控措施

2.1 施工方法方面

施工方法在預防大體積混凝土施工裂縫的形成，可以從以下幾方面采取措施：

（1）編制有針對性的混凝土裂縫預防措施，針對提交大體積混凝土澆筑施工，需要編制相應的專項施工方案，方案需要通過專家審核同意后才能進行施工。

（2）在進行大體積混凝土澆筑前需要對地基進行全面的處理，并將模板和地基用水完全澆透，還要注意不要過度澆水。加強混凝土澆筑后的振搗工作，力求做到不過振和不漏振，對于其中的關(guān)鍵位置還可以進行二次振搗。

（3）做好成品保護工作，完成大體積混凝土的澆筑后，在初凝到終凝的整個時間段內(nèi)，嚴禁踩踏樓板和放置材料，進而避免構(gòu)造裂縫的產(chǎn)生。

（4）重視大體積混凝土的養(yǎng)護工作，采取相應的控制措施確保混凝土降溫平緩，確保混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差始終在合理的范圍內(nèi)，進而避免降溫過快而造成裂縫的產(chǎn)生。對于樓地面的大體積混凝土，在養(yǎng)護過程中需要對其溫度變化進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常就要立即采取措施。通常來說，樓地面混凝土一般養(yǎng)護不少于7d，主要采用澆水的濕養(yǎng)方式，對于無法澆水的樓地面，可以采用覆蓋草袋、塑料膜以及土工織物等材料進行養(yǎng)護。

（5）合理使用減水劑等添加劑，在泵送混凝土中加入適量的泵送劑和緩凝劑，在冬季施工過程中加入早強劑，加快混凝土結(jié)構(gòu)強度的形成速度，以滿足溫度較低的施工環(huán)境要求。

2.2 施工材料

水泥作為大體積混凝土的重要組成部分，其對于裂縫的產(chǎn)生具有非常重要的影響，這就需要結(jié)合施工裂縫預防的需求選擇水化熱較低的水泥。例如，粉煤灰硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，并且還要對配合比進行嚴格的控制，在保障結(jié)構(gòu)強度滿足要求的前提下，加上引氣劑或者塑化劑，降低水泥用量，進而從根本上減少水泥水化過程中所產(chǎn)生的熱量。

2.3 加強施工環(huán)境管理

施工現(xiàn)場環(huán)境對大體積混凝土施工裂縫所造成的影響不容小覷，這就需要加強施工現(xiàn)場的環(huán)境管理工作，尤其是要重點關(guān)注天氣的變化情況，避免將混凝土澆筑施工設置于惡劣的天氣中進行。首先，混凝土澆筑最好避開雨天，當遇到節(jié)點事件需要連續(xù)施工時，就要采取相應的防雨措施，防止雨水流入混凝土中，而影響混凝土的配比；其次，需要避免高溫時進行混凝土澆筑，并且還要減少混凝土的生產(chǎn)、運輸和澆筑環(huán)節(jié)時間，避免混凝土提前發(fā)生初凝，而造成裂縫的產(chǎn)生；最后，混凝土澆筑應該盡可能避免冬季施工，若在冬季施工時，需要編制專項方案，并采取有效的保溫措施，并設置專人對混凝土凝固過程中的溫度變化進行實時的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況則需要立即采取應對措施，保障混凝土始終處于適宜的溫度范圍。

2.4 澆筑與拆模

在大體積混凝土的施工過程中，需要重視時間的科學合理控制，尤其是要避開溫度較高的時間，盡可能降低混凝土的入模溫度。在溫度較高的夏季進行大體積混凝土施工時，最好將施工時間安排在溫度較低的夜間，進而為大體積混凝土施工的順利進行提供可靠保障。

為了能夠及時排出水泥水化反應過程中所釋放的熱量，對于厚度較大的大體積混凝土需要采用分層或者推移連續(xù)澆筑的方式進行施工，避免熱量的大量聚集，保障澆筑溫度的均勻性，從根本上避免裂縫的產(chǎn)生。在澆筑混凝土的過程中，需要充分結(jié)合振搗器深度和混凝土自身的和易性對攤鋪厚度進行科學合理的設計，避免攤鋪厚度過大影響混凝土的散熱，并且兩次澆筑之間的間隔要盡可能短，確保整個澆筑施工在混凝土發(fā)生初凝之前完成，一旦澆筑間隔超過初凝時間，就要對混凝土層面采取施工縫方法進行處理。

澆筑混凝土的過程中要進行充分的振搗，以混凝土表面泛漿為準，確保振搗密實。同時，還要做好振搗間距的有效控制，將其始終控制在振搗力波范圍重疊1/2 的位置處，進而才能實現(xiàn)良好的振搗。完成混凝土澆筑施工后，要對混凝土表面立即進行壓實與抹平，避免表面裂縫的出現(xiàn)，對于縱向施工縫的出現(xiàn)也具有一定的抑制作用，為混凝土抗剪性能的提升建立良好基礎(chǔ)，也保障了混凝土結(jié)構(gòu)的完整。此外，還要重視混凝土表面泌水的有效處理，及時清理過多的泌水，避免表面混凝土受到浸泡，混凝土的拆模時間需要根據(jù)現(xiàn)場實際的養(yǎng)護溫度進行科學合理的設定，當混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差不超過20℃時就能進行拆模施工。

完成混凝土的澆筑施工后，由于其表面具有良好的散熱條件，其散熱速度遠遠超過混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就會在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外之間形成一定的溫度差。混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在約束的作用下會出現(xiàn)一定的拉應力，但是該應力一般較小，通常來說不會超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度，也就不會在混凝土結(jié)構(gòu)上形成裂縫。但是如果混凝土受到外界冷空氣的影響，或者通風散熱效果較好，就會導致混凝土表面的溫度降低過大，也就會間接增大混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，進而造成裂縫的出現(xiàn)。

2.5 通水冷卻

在溫度較高的夏季進行大體積混凝土施工時，需要在前期施工時埋設專用的冷卻水管道，通過水循環(huán)的方式將混凝土內(nèi)部的熱量及時排出，進而將溫差控制在合理的范圍內(nèi)。通冷水作為一種簡單直接的降溫方式，被廣泛的應用于大體積混凝土的降溫過程中，但是需要對通水時間進行科學合理的設計，避免進行長時間的通水。若進行過長時間的通水，就會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度變化與溫度應力，這就會對大體積混凝土的澆筑施工質(zhì)量造成不利影響。

在進行冷卻管的布置過程中，需要結(jié)合混凝土的結(jié)構(gòu)對冷卻管每層的間距和水平間距進行科學合理的設計。當前常用的冷卻水管一般為外徑40mm，壁厚2.5mm 的鋼管。通常來說，冷卻管一般采用立體布置的方式，每一層還要設置獨立的進水口和出水口，在底板上設置2 層循環(huán)水管，循環(huán)水管之間的水平距離控制在2m 為宜，距邊緣位置處也以2m 為宜。為了對冷卻管進行有效的支撐，可以設置一定數(shù)量的鋼筋骨架，并采用焊接的方式進行固定，確保骨架始終處于穩(wěn)固的狀態(tài)。完成冷卻管的安裝之后，需要進行通水試驗檢測，將冷卻水管的進出管口與循環(huán)水泵進行有效的連接，檢查冷卻管是否存在堵管和漏水問題，一旦發(fā)現(xiàn)問題需要立即進行處理，應擰緊接頭并用防水膠帶進行封堵，確保管道連接頭密封完好，注水時管道通暢，保障冷卻水管的正常運行。

為了對冷卻水的通水時間和溫度進行充分的分析，掌握大體積混凝土溫度變化規(guī)律與材料帶來的溫度影響，這就需要對大體積混凝土進行測溫操作。首先是測點的布置，需要沿著混凝土的澆筑高度在表面、中部以及底部位置處進行布置，溫度傳感器連接相應的溫度采集模塊，一般來說，每個溫度采集模塊需要連接8 個傳感器；其次，測溫時間間隔一般設置為2 ～4h 一次，同時還要對周圍環(huán)境溫度進行測量記錄；最后，為了分析測試元件表面溫度與混凝土深度之間的存在的關(guān)系，需要對所有相關(guān)的測試元件進行編號分類。現(xiàn)場技術(shù)人員通過對測量數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)全面的分析，就能將其用于大體積混凝土的溫度控制工作過程中。若測量過程中發(fā)現(xiàn)溫度差超過20℃，需要立即采取有效的控制措施避免溫度差的進一步擴大。

2.6 混凝土養(yǎng)護施工

在大體積混凝土的養(yǎng)護過程中，同樣需要采取有效的降溫措施，避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。完成大體積混凝土的澆筑施工后，需要立即采取濕養(yǎng)護工作。一般來說，大體積混凝土的養(yǎng)護施工需要在澆筑完成后的12 ～18h 開始，具體的開始時間需要結(jié)合現(xiàn)場的實際情況確定，進行連續(xù)養(yǎng)護的時間不得少于14d。混凝土的養(yǎng)護施工需要嚴格按照國家相關(guān)標準規(guī)范的要求開展，將混凝土澆筑塊的內(nèi)外溫差控制在合理的范圍內(nèi)，確保其能夠滿足混凝土的基本指標要求。大體積混凝土具體的養(yǎng)護時間需要按照溫度應力設定，該應力大小不是固定的，而是處于一種不斷變化的狀態(tài)，通常養(yǎng)護時長不少于15d。

2.7 做好大體積混凝土施工的過程控制

在大體積混凝土的澆筑施工過程中，為了做好施工裂縫的有效控制，這就需要對施工控制過程和關(guān)鍵點進行充分的明確，尤其是要結(jié)合施工現(xiàn)場的特點，做好施工裂縫調(diào)控要素的系統(tǒng)全面分析，將主要精力聚集于大體積混凝土施工的關(guān)鍵位置，實現(xiàn)混凝土施工的統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排。一方面對施工圖紙進行深入的分析，明確其中需要進行重點關(guān)注的施工控制要點，例如，施工圖中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、設計結(jié)構(gòu)的合理性；另一方面還需要重視大體積混凝土施工控制工作的全面分析，結(jié)合現(xiàn)場的施工條件，設置若干個質(zhì)量控制點，確保混凝土澆筑施工的順利實施。在進行大體積混凝土澆筑的過程中，施工技術(shù)人員需要嚴格按照施工方案的要求進行各項施工措施，對混凝土施工設計參數(shù)和各個部分的質(zhì)量控制要點進行系統(tǒng)全面的分析，確保其能夠滿足現(xiàn)場混凝土的澆筑需求，為大體積混凝土的澆筑質(zhì)量提供可靠保障，避免施工裂縫的形成。

2.8 大體積混凝土裂縫的處理措施

為了改善大體積混凝土的施工裂縫，降低其對建筑工程結(jié)構(gòu)所造成的不利影響，對于不同形式的裂縫，需要采取的處理措施如下所示：

（1）在大體積混凝土完成終凝之前形成的裂縫，采取抹壓就能對其進行有效處理；終凝后產(chǎn)生的裂縫，由于大體積混凝土已經(jīng)完全凝固，無法對其進行抹壓，而需要待其充分干燥后，在裂縫位置處灌注一定量的環(huán)氧漿液進行填充處理，盡可能縮小裂縫范圍，避免其進一步延伸擴大。

（2）對于較大的裂縫，技術(shù)人員則需要結(jié)合現(xiàn)場大體積混凝土的工作強度需求，制定相應的補強加固措施，確保裂縫位置處的混凝土強度能夠滿足現(xiàn)場安全運行的需求，主要是采用表面修補或材料填充的方式，具體需要結(jié)合現(xiàn)場進行選擇。

結(jié)語：

總而言之，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，大體積混凝土在建筑施工過程中獲得了非常廣泛的應用，在一定程度上促進了建筑施工水平的不斷提高。但是在大體積混凝土的施工過程中，往往會受到多種不利于因素的影響，這就可能導致裂縫的出現(xiàn)，進而影響到大體積混凝土的施工質(zhì)量。因此，為了確保大體積混凝土的施工質(zhì)量符合施工合同和國家相關(guān)標準規(guī)范的要求，這就需要結(jié)合其施工特點，對其施工裂縫的形成原因進行比較深入的分析，在此基礎(chǔ)上，采取有效的降溫措施，避免混凝土出現(xiàn)異常溫度，將其溫度始終控制在合理的范圍內(nèi)，避免大體積混凝土內(nèi)外出現(xiàn)過大的溫度差，為混凝土的施工質(zhì)量提供可靠保障，進而為施工企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益，推動企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。