如何控制混凝土的施工裂缝问题
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摘要：大体积混凝土施工时，由于各种原因，使混凝土结构出现不同层次的裂缝。裂缝产生的形式和种类很多，要想控制解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手，正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。本文结合工程实例探讨混凝土裂缝产生的原因和控制方法，并对施工质量的控制给一些见解。
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。微裂缝对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害，但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的裂缝。当混凝土裂缝的宽度超过规定的限值时，会影响建筑物和构件的适用性和耐久性，不仅有损外观形象，还会造成钢筋外露、腐蚀并减小建筑结构抵抗荷载的能力，降低建筑结构的整体性和刚度。
因此, 要预防混凝土施工裂缝的发生就必须从裂缝形成的成因入手, 认真的、科学的分析引起裂缝的原因, 全面掌握应对裂缝和预防裂缝产生采取的措施, 只有这样, 才能避免混凝土施工裂缝, 才能有效控制和减少裂缝的发生, 才能达到混凝土施工标准要求, 才能确保工程施工质量。
2、裂缝的成因分析
引起混凝土施工裂缝的原因很多, 因素也较为复杂,本人认为主要有以下五个方面。
2.1混凝土温度应力引起的裂缝
混凝土在硬化过程期间, 水泥会放出大量的水化热, 促使其内温不断上升, 从而引起表面拉应力。后期降温过程中, 由于受到老混凝土的约束, 会在内部出现拉应力, 当拉应力大于混凝土的抗裂能力时, 表面应力发生剧烈, 就会出现裂缝。一般而言, 当水泥用量在350~ 550kg/m3时, 每立方混凝土将释放出17 500~ 27 500 kJ 的热量, 进而形成内外较大的温度差引起混凝土裂缝, 同时水泥浆中水分蒸发也会产生干缩裂缝。总而言之, 温度应力是引起混凝土施工裂缝的主要原因。应严格控制施工期间混凝土的温度应力变化, 以达到从根本上控制和预防混凝土施工裂缝的发生。
2.2混凝土原材料质量问题引起的裂缝
混凝土是由水泥、砂、石、水、外加剂和外掺料组成。这些原材料的质量和数量, 配料的比例直接影响到混凝土的质量, 在混凝土建筑工程施工中若水泥的产地不知名, 交货验收不严格, 工地贮藏受潮。砂石质量不符合要求, 石、砂表面含泥量超标, 粗细砂使用不合理, 石料大小没有严格把关, 砂粒径控制不严, 集料级配不良, 结构不合理, 都可引起混凝土施工裂缝。因水泥存放受潮或过久后, 质地不佳, 都将降低混凝土强度, 引起混凝土施工裂缝。砂的粒径越细, 用水量用灰量增多, 收缩增大, 水灰比不稳定。砂石表面含泥量过多, 粘结力下降, 尤其是包裹型的泥土更为严重, 泥遇水成浆, 胶结在砂石表面, 不易分离, 容易引起混凝土施工裂缝。
2.3施工方案未完善及施工过程操作不当引起的裂缝
混凝土的搅拌质量控制不严, 浇注不达标, 振捣不及时、不到位、不均匀、不密实, 搅拌时间过短或过长, 入模温度不符合工程要求, 入料时段气温条件过高, 浇注速度过快, 都会引起混凝土施工出现裂缝。①过快的浇筑, 可引起水泥在水化过程中释放出过大的热量, 引起裂缝。②入料时段气温偏高, 特别热天中午浇注时, 过高的气温更会加剧浇筑温度上升引起裂缝。③搅拌超时, 不仅会产生离析性, 而且会摩损料石引起裂缝。④气温过低(-2℃) , 施工时间选择不佳, 混凝土表面将产生相应的拉应力, 如果这些拉应力大于混凝土的抗裂能力, 则会导致混凝土施工裂缝。⑤环境气温相差过大, 导致混凝土体内收缩过大, 因早期浇筑的混凝土结构本身钢筋的约束, 不能形成整体收缩, 混凝土发生过大拉应力, 引起混凝土裂缝。
2.4混凝土养护和运输不规范引起的裂缝
运料过程中, 如混凝土出现离析性。养护时若覆盖麻袋或草帘不及时、不到位、不规范。人工洒水如果不及时、不均匀, 养护期间时干时湿, 干湿不均, 外干过早都会使混凝土内部产生约束, 外表面干缩变形, 从而产生混凝土施工裂缝。
2.5其它因素引起的裂缝
地基的不均匀沉陷, 地基土质不均, 支模不稳定, 支架发生水平位移, 模板变形, 支模间距过大、松动、滑移等, 都会产生位移, 在混凝土强度未达到一定强度时便会产生过大的剪应力开裂, 为提高模板的周转率, 过早拆模也可引起混凝土的裂缝。
3 综合预防混凝土裂缝的措施
引起混凝土裂缝的原因是多方面的, 要预防和避免混凝土施工裂缝的发生, 就必须严把混凝土施工流程质量关和技术关, 从严监管每一施工环节, 客观分析施工条件和环境, 综合考虑多方面因素, 全方位采取预防措施, 才能达到预防混凝土施工裂缝之目地。
本人曾遇到过医院工程，在负二层处的楼板作为医用化疗室面板，设计要求采用防辐射混凝土作为防射线的遮蔽体，楼板厚度为1600mm和2600mm，长度尺寸为29840mm×15500mm，属于大体积混凝土。由于该处混凝土有防辐射的要求，不能留有水平施工缝且须一次连续性浇筑完毕，以免影响结构的防辐射性能。大体积混凝土在水化过程中会产生大量的水化热，且热量不易散发，当内外温差过大时，容易使混凝土产生温度应力裂缝，破坏混凝土结构。施工过程通过以下一系列的控制措施，能使混凝土施工裂缝得到控制。
3.1审查混凝土配合比对原材料的要求
砂石、水泥都是混凝土的原材料, 其质量是否符合要求,都会直接影响混凝土的施工质量, 要预防混凝土施工裂缝的发生, 就必需严把原材料质量关。该工程在混凝土工程施工中, 原材料要求采用广州石井P.O-42.5R水泥，所用水泥量不大于345kg/m3，并严格控制砂的粒径( 中、粗、细砂) , 同时要求从严监控砂石的含泥量, 确保砂石料质量检验满足混凝土工程施工要求, 以达到预防因集料不合格, 而引起混凝土的施工裂缝。
3.2完善细化大体积混凝土施工方案，并做好技术交底措施。
该工程大体积楼板施工前，通过查阅汇总有关大体积混凝土施工技术资料，并邀请公司总工程师，进行技术指导，召开《大体积、大面积混凝土施工方案》论证审查会议，编写完善细化该方案，以及对大体积混凝土施工操作者进行技术交底和专题培训。通过教育使大体积混凝土施工操作者熟悉岗位操作要点，并严格制定振捣要求，避免漏振使得混凝土强度下降；超振造成混凝土离析，同样会使强度降低。因此每个振捣点安排施工员进行全程监控，控制每次以1m为一个振捣层，每个振捣层以10s作为一个振捣周期，以无气泡溢出为准，采用混凝土布料机进行均匀布料，以保证混凝土内部强度均匀，外表外光内实，混凝土骨料分布均匀，不产生裂缝。
3.3加固支撑体系措施
支模是混凝土施工中的第一道程序, 应该严格施工要求。为有效预防混凝土裂缝发生, 该工程模板选用钢模板支架, 有利于散热, 同时支模采用钢管搭设，保正稳定, 确保支模体系不发生移动、位移和滑动等问题, 并充分考虑相邻混凝土施工的整体性,减少相邻结构浇筑混凝土的时间间隔, 避免相互的约束性。该工程中通过加设沉降观测点，由施工员用水准仪测量（数据如上表），整个楼板混凝土下沉值控制在2mm以内，也没有出现明显的变形，保证了混凝土浇筑的施工质量。
3.4采取保温措施
温度应力是引起混凝土施工裂缝的最直接的原因, 要预防混凝土施工裂缝就必须严格控制混凝土施工温度, 要达到控制混凝土施工温度应力要求, 该工程采取以下保温措施：
1、设置混凝土内部循环水管和布置测温点，测温点采用预埋镀锌管（DN45）的方法测温，镀锌管埋设在楼板厚度中间，与楼板钢筋同时绑扎施工；测温管同时还用作混凝土内部降温的作用，通过混凝土内部水管与外水管连接循环管内水，不断循环。
2、混凝土全部浇筑完毕后，采取蓄水法进行养护，水深约200mm，上盖塑料薄膜。混凝土内部水化热不断地向表面传递，及太阳的辐射作用，养护水温慢慢升高，对混凝土的养生特别有利，利于保证混凝土的质量，防止开裂。
3、测温时间由混凝土终凝时间开始，之后七天每四小时测一次，同时应测大气温度，当温差小于15℃时可停止测温；当发现温差超过25℃时，及时增加保温材料，直至温差少于25℃，以降低混凝土产生温差应力和避免出现裂缝。
通过控制温差符合要求，没有出现裂缝等现象。