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質量有直接關系，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量造成嚴重影響，本文結合雍璟臺一期（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驗參考。

關鍵詞：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

在我國各行業經濟高速發展的時代背景下，建設工程項目的數量和總體規模不斷取得突破的同時，新材料、新工藝、新技術日新月異，規范和標準也在不斷完善改進。隨著建筑工程數量的增加，質量事故也頻繁發生，這不僅會對建筑產品的安全性、穩定性和耐久性造成影響，同時也會對建筑施工企業帶來負面影響，企業將難以生存發展，因此，加強建筑企業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紫金山體育公園梧桐郡南側，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、商業用房和純地下室組成。擬建工程規劃用地面積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。本工程為現澆鋼筋混凝土框架結構。基礎形式為樁基礎、筏板基礎、獨立基礎。結構框架安全等級為二級，地基基礎設計等級為丙類，抗震設防設防烈度為6度。基礎地震加速值為0.5。該工程房屋結構設計合理使用年限為50年［2］。

其中27#樓地基持力層為強風化粉質泥巖，地基承載力值為400kPa，設計筏板基礎。筏板基礎長度為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，受到其他因素影響，生長為深層裂縫，甚至出現貫穿裂縫，將整個結構斷面切開，給結構穩定性造成嚴重危害。由于該種裂縫是在外部荷載的作用下導致結構變形，從而出現裂縫。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，主要是因為地基基礎持力層承載力值不同，或者筏板厚度不一樣，未設置后澆帶分倉澆筑而引起。

2.2 深層裂縫

深層裂縫能切斷結構斷面，危害到結構耐久性，深層裂縫的危害是很大的，一個整體結構，在設計時考慮其整體聯合受力，現在因為有裂縫，原來的設計受力狀態發生了變化，結構內部應力進行了重分配。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，這樣對結構受力是非常危險的，應當加以重視。 普通鋼筋混凝土裂縫寬度超過0.2～0.25mm就是裂縫（主要受力結構容許不超過0.2mm， 次要結構容許不超過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，但影響外觀質量。因此，如果不加以控制，是非常危險的，很有可能發展成為更大裂縫，對主體結構造成危害性。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生的原因

原材料質量差，比如碎石和砂子質量不合格、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，導致混凝土質量差；混凝土運輸時間過長，導致混凝土離析；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，產生溫度應力；高溫施工、冬雨期施工養護不及時、養護方式錯誤、養護時間不夠。

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）的有關規定，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，不同的工程對水泥的要求不同，盡量選用低水化熱的水泥，避免內外溫差較高，提高混凝土溫度應力，合理控制混凝土表面產生裂縫的概率。

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

如果配合比設計錯誤，易降低混凝土抗拉強度，導致混凝土出現嚴重開裂問題。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，而且不經濟。因此，工作人員在滿足強度基礎上，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象的發生時，還應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范（如表1所示）。

混凝土制備與運輸能力應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采用混凝土攪拌運輸車進行混凝土攪拌運輸，根據施工現場的實際情況，運輸車應采取防曬、防雨、保溫措施。攪拌運輸車在運輸途中補充外加劑進行調節時，應迅速進行攪拌，攪拌時間不應少于120s。應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整其性能。混凝土拌合物在運輸過程中，在采取措施無法恢復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；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，要預防其出現離析現象，嚴禁過振或者漏振，以表面呈浮漿、不出現氣泡、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漏振、過振等現象，會造成混凝土離析，密實度差，使結構整體強度降低，從而引起質量事故。漏振時不能完全排除混凝土內部氣泡的情況下，會使混凝土和鋼筋之間的粘結力降低。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，否則應予以停工，以保障混凝土質量。

4.5 加強混凝土溫度控制

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

對混凝土內部溫度進行預埋測溫管及時監測。大體積混凝土澆筑體內監測點布置可采用以下布置方式：

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

（2）在檢測區內，可根據混凝土澆筑體內溫場的分布情況，按照控溫條例，確定監測點的位置和數量。

（3）在各考點軸線上，應按結構平面尺寸布置監控點位置不少于4個。

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

（5）根據具體需要確定保溫養護效果和環境溫度監測點的多少；

（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，防止水分蒸發造成混凝土表面出現裂縫現象。

冬期澆筑混凝土時，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 做好后期養護

養護是一種保證混凝土質量的重要的手段，可以使混凝土正常硬化。控制表面裂縫，養護也是關鍵環節。混凝土在標準養護條件下，硬化正常，不會出現開裂現象，但僅與工廠預制件生產的標準環境相適應，現場施工不具備該條件。越接近標準條件的現場混凝土養護，越不容易出現混凝土開裂現象。

（1）保溫養護要有專人負責，要做好檢測記錄。

（2）保濕保養不能少于14d；覆蓋薄膜保養時，要經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，對材料質量把控不嚴，影響混凝土質量，從而導致其強度、水灰比、塌落度等元素達不到設計標準，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，施工人員應該對水泥、骨料、水、添加劑等各種建筑材料的質量進行合理控制，對混凝土質量進行全面控制，確保現場建筑工程質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生沉降，就會產生氣擠、水擠等現象，當塌落度過大時，大體積混凝土表面沁水嚴重，甚至出現豎向體積沉降的問題，使構件表面受到破壞，從而使其干縮性能發生改變，混凝土結構內部在完全蒸發水分后，未及時進行二次抹壓，澆注混凝土時，未對模板和墊層結構充分澆水濕潤，混凝土塌落度較小，混凝土失水過快，模板、墊層吸水量大，很容易出現干縮裂紋的問題；而體積較大的混凝土結構水化熱大，內部產生的溫度應力，從而誘發混凝土裂縫問題；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，暴露在空氣中的大體積混凝土表面，致使其產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 結語

大體積混凝土結構在建筑工程施工過程中，經常會出現裂縫的問題，嚴重影響了建筑工程的建設質量。在新的時代背景下，市場競爭環境愈加激烈，建筑企業要想提高市場競爭力，就必須綜合分析大體積混凝土結構裂縫問題，結合誘發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［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及裂縫控制措施［J］.建材發展導向，2023，21（9）：22-24.

［3］GB50496-2018，大體積混凝土施工標準［S］.