建筑工程施工大體積混凝土裂縫防治措施探究

姚燕飛

（中鐵十五局集團路橋建設有限公司，江蘇 南京 210031）

混凝土作為建筑工程建設中的原料之一，混凝土與鋼結構框架進行契合，形成較為完整的建筑架構，其中，混凝土質量性能也直接影響工程建設質量。但是從工程建設角度看，部分混凝土工程存在嚴重的裂縫問題，降低建筑結構的內(nèi)應力，如未能及時解決，將產(chǎn)生嚴重的建筑病害，削減建筑結構的抗震能力，嚴重情況需要整體返工，加大成本投入。對此，工程建設期間，應結合不同原料組成、建筑施工工序、材料干擾因素等，加強對混凝土裂縫問題的防治，全面提高工程建設質量。文章針對建筑工程施工大體積混凝土裂縫防治措施進行探討，僅供參考。

1 建筑工程施工大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生動因

1.1 混凝土裂縫施工因素的干預

科學、合理的施工方法是保證混凝土結構穩(wěn)定的前提所在，但是現(xiàn)有大體積混凝土施工中，由施工手段、施工技術引發(fā)的問題屢見不鮮。究其主要原因，由于工程施工人員并不具備相對應的施工專業(yè)性，導致前期圖紙文件與中期現(xiàn)場施工不契合的問題。例如，混凝土原料配比過程中，水灰比存在誤差，造成混凝土的塌落度失衡，引發(fā)后期凝合過程中的裂縫問題；大體積混凝土澆筑與振搗環(huán)節(jié)，未能將振搗工具下沉到一定位置，造成混凝土內(nèi)部存在縫隙問題；混凝土澆筑以后，未對混凝土結構進行養(yǎng)護處理，極易在溫度、濕度的影響下產(chǎn)生結構收縮現(xiàn)象。

1.2 混凝土裂縫應力因素的干擾

混凝土結構應力是影響混凝土穩(wěn)定性的直接因素，待混凝土澆筑完畢以后，混凝土結構凝合期間，物理狀態(tài)發(fā)生改變，此時混凝土內(nèi)部應力也擺脫流體力學屬性，而是在材料分子以及外部環(huán)境的作用下，形成高強度、高硬度的固態(tài)混凝土。此過程中，內(nèi)部荷載效果將產(chǎn)生較為嚴重的應力問題，此類結構內(nèi)應力的干擾大多來自化學收縮、干燥收引發(fā)的抗壓值、抗拉值徐變，當混凝土材料之間的粘合力低于混凝土凝合期間產(chǎn)生的結構內(nèi)應力時，將存在結構裂縫，降低混凝土的承載力。

1.3 混凝土裂縫材料因素的干擾

混凝土主要是指膠凝材料與砂石、水等物質按照一定比例摻和攪拌，形成混凝土泥漿，為后期現(xiàn)場澆筑提供基礎材料。混凝土材料的等級是在硬化以后，按照抗壓強度界定的，大體分為14個等級，期間，材料等級是由材料配比決定的。混凝土裂縫材料因素的干擾點，主要體現(xiàn)在材料核驗不精準，例如，原材料存在以次充好現(xiàn)象，材料配比存在誤差現(xiàn)象等，均可能造成凝合后的混凝土存在嚴重裂縫問題，達不到等級強度。

1.4 混凝土裂縫干燥因素的干擾

大體積混凝土在凝固過程中，內(nèi)部水分在凝合高溫的作用下將被大量蒸發(fā)，無論內(nèi)部，還是外部，水體流失，將造成混凝土結構失水現(xiàn)象。當混凝土內(nèi)部水分降到臨界點時，混凝土材料將產(chǎn)生結構壓縮，令混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)開裂問題，降低混凝土結構的荷載力。

1.5 混凝土裂縫溫度因素的干擾

我國《大體積混凝土施工標準》規(guī)定：混凝土結構物實體最小幾何尺寸應大于1 m。當下，建筑工程結構中通常會使用大體積混凝土施工方法。但是混凝土大體積特性，間接削減混凝土的表面系數(shù)，混凝土內(nèi)部材料水化期間產(chǎn)生的熱量具有集中性，短時間內(nèi)將因為內(nèi)外溫差問題，引發(fā)裂縫。特別是在溫度相對較低的環(huán)境中施工時，溫差現(xiàn)象加大，可能令混凝土體積存在較多的裂縫點，增加修復難度。

2 建筑工程施工大體積混凝土裂縫防治措施

大體積混凝土一般是指混凝土事物尺寸不低于1 m，此類結構屬性，令混凝土澆筑施工期間，產(chǎn)生諸多干擾因素，整體把控難度相對較大。對此，工程施工防治期間，應從不同方面，分析裂縫成因，并采取相對應的控制舉措，規(guī)避混凝土裂縫問題。

2.1 科學性配比材料

材料作為混凝土的基礎組成，不同材料的配比度決定在內(nèi)外界干擾因素下產(chǎn)生的干擾問題。一方面，應對材料選取方面進行控制。考慮到混凝土在凝合期間產(chǎn)生的集中水化熱問題，加大外部降溫難度。但是從結構機理角度看，可通過材料屬性的界定，增加建筑混凝土的結構強度，提高結構抗性，這樣可增加混凝土結構的抗熱與抗壓性，降低結構損毀度。此過程中，技術人員可按照工程施工基準，精確測量混凝土材料的基礎屬性，通過實驗比對，分析不同材料在施工期間呈現(xiàn)的變化值。同時，材料核驗期間，應嚴格控制入場材料質量，如果發(fā)現(xiàn)材料不達標，應立即更換處理，降低混凝土裂縫問題。

另一方面，應對材料配比方面進行控制。首先，骨料選擇方面。粗骨料粒徑在5~30 mm之間的碎石，卵石則可選取5~40 mm的碎石，盡可能降低混凝土體積的收縮度。細骨料粒徑的粗細比值應高于2.5，內(nèi)部需要摻雜粉煤灰。此外，應對骨質內(nèi)部的泥和相關雜質進行控制，增強混凝土結構的抗裂性能。其次，水泥種類選擇方面。水泥種類應當以水化學含量較低、凝合時限長的材料為主，例如硅酸鹽、礦渣水泥等，其具備較強的抗高低溫性，降低混凝土凝合期間的熱量聚集問題。最后，外摻合料選擇方面。由于大體積混凝土施工的特殊性，結構凝合時間相對較長，外摻合料也應盡量選取具有減水性能與緩凝性能的添加劑，縮短水泥凝合時間，增加混凝土結構強度。

2.2 澆筑環(huán)節(jié)的控制

明確混凝土澆筑工序：準備工作→安裝固定模板→綁扎鋼筋→布置測溫管→原材料計量→混凝土拌合→運輸泵送→分層澆筑→振搗→表面壓抹→保濕覆蓋→保溫養(yǎng)護→測溫→觀察記錄→高溫臨界→降低溫差→養(yǎng)護正常→到期拆模→檢查→缺陷處理→交工檢驗。

大體積混凝土澆筑施工控制：從基礎施工角度看，為保證工程建設質量及進度，需進行連續(xù)化施工處理。對此，應與信譽度較高的供應商進行合作，混凝土的含砂率維系在40%上下，初凝時間應在8 h之內(nèi)。混凝土澆筑期間，可利用泵車停留時長減少內(nèi)外部的溫差值，混凝土大面積澆筑的落體高度應低于2 m，如果受限于施工限制超出2 m，則需要接入套筒，防止混凝土澆筑分離問題。在澆筑過程中，應采取逐層推進的模式，當?shù)撞渴┕ね戤叄瑧M行振搗處理，待上部澆筑之后，需進行混合振搗處理，避免出現(xiàn)混凝土裂縫的問題。如果存在連續(xù)性的施工需求時，則應進行分塊施工處理，期間，保證各施工塊之間的平行性，當需要斷開施工時，標定處理應在合理范疇內(nèi)。

2.3 混凝土散熱處理

大體積混凝土結構散熱處理中，主要采用保溫、外蓄、機理分散予以控制。第一，待混凝土施工中，可在管道內(nèi)部進行水冷處理，此過程中應針對水體流量進行限制，例如入口溫度、出口溫度等，通過流體水吸收混凝土的熱量。期間，為保證持續(xù)性施工的穩(wěn)定性，應進行試驗處理，連續(xù)通水10天，檢測入水口、出水口的溫度是否一致，如果不一致，需進行水流速度的調(diào)整，直到兩者溫度一致，才表明試驗結果的準確性。通水期間，應保證水體溫度值的均衡性。第二，利用外蓄水降低混凝土溫度值。此類養(yǎng)護工序大多是采用自來水進行澆灌，但是市政供水溫度值與混凝土發(fā)熱時候的溫度值相差約為20 ℃，為延緩溫度溫差問題，需對水體流量進行檢測處理，在不同水體流通接口安裝調(diào)節(jié)閥門，且在通水前期進行預測，避免水體連接處存在漏水現(xiàn)象。第三，在內(nèi)部預埋冷卻管，利用水循環(huán)帶走混凝土內(nèi)部熱量，同時，可在混凝土表面敷設草席、塑料薄膜等，防止出現(xiàn)水體過度蒸發(fā)的現(xiàn)象。混凝土結構內(nèi)外表面溫差應在25 ℃以內(nèi)，確保實現(xiàn)均勻降溫的效果。

2.4 大體積混凝土溫控處理

溫度控制主要是針對混凝土內(nèi)部結構起到溫度抑制，確保在不同施工場景下，混凝土內(nèi)部溫度值不會因為溫差過大產(chǎn)生裂縫問題。第一，保溫處理中，工作人員應定期監(jiān)測混凝土結構的溫度值，期間，需在內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境同時布設監(jiān)控點，確保各類信息可真實映射混凝土的溫差值，查找混凝土硬化期間存在的異常現(xiàn)象。第二，預埋管體選用較粗的PVC管。實際使用中，將PVC管的下端進行封堵處理，且管體與測溫管體應維系垂直狀態(tài)，確保溫度監(jiān)測的持續(xù)性。第三，溫度值變化的精細分析。溫度值測量期間，一天監(jiān)測晝夜溫度，如果內(nèi)部溫度值與外部溫度值之間的差值大于25 ℃時，則應加大保溫力度，避免因溫度差過大引發(fā)的混凝土裂縫問題。

3 建筑工程施工大體積混凝土裂縫防治實例

3.1 工程概況

本項目為長興縣新建地下隧道工程，結構總長度為672 m，采用礦山法暗挖施工，結構主體為拱墻結構，采用貼壁式襯砌。該隧道工程施工周期較長，隧道襯砌工藝相對繁瑣，工程施工中需要結合不同施工限制點予以控制，確保工程建設的持續(xù)性。隧道工程中部分混凝土施工工藝采用的是大體積混凝土施工方法，受到內(nèi)外部環(huán)境因素的影響，極易產(chǎn)生混凝土裂縫問題，降低混凝土結構應力。對此，應選取相對應的施工技術工藝、施工材料等，降低混凝土結構裂縫問題的產(chǎn)生概率。

3.2 原材料選用方面

利用混凝土澆筑道路底板時，選取K425型礦渣硅酸鹽水泥，此種類水泥具有地水化熱優(yōu)勢，在后期硬化凝合期間，降低熱量聚集度，增強結構強度。第一，低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥在后期可對混凝土結構內(nèi)外溫差起到協(xié)調(diào)作用，特別是在低溫條件下，可加快混凝土結構的凝結速率。待水泥入場以后，需進行專業(yè)標識，并做好相應的存儲工作，如果存在受潮失效問題時，應立即更換材料。第二，砂石符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法 JGJ56 一 97》標準。第三，碎石粒徑控制在5~28.5 mm，碎石泥及雜質含量應小于總量的1%。第四，混凝土施工過程中的工程水應控制水質，選取市政供水，防止水中雜質過多，引發(fā)材料的化學或物理反應。第五，添加劑選取時，可添加適量混凝土催凝劑，加速混凝土結構的凝合效率。

3.3 混凝土配比

考慮到工程施工中的環(huán)境影響因素，為規(guī)避混凝土凝合或使用過程中的裂縫產(chǎn)生概率，應按照混凝土等級強度及使用環(huán)境，嚴格控制配比，做到材料平衡配比，提高混凝土結構的穩(wěn)定性。期間，應對混凝土材料的配比進行試驗，如表1所示，為C40混凝土配比。

表1 C40混凝土配比數(shù)據(jù)

3.4 混凝土施工控制

第一，混凝土攪拌與運輸中，應保證原材料塌落度符合工程建設基準，且拌和期間不得存在混凝土離析現(xiàn)象，做到均勻拌和處理。此外，考慮到拌和地點與施工地點之間消耗的時間問題，則應適當調(diào)整工程水用量，防止運輸時間過長引發(fā)的混凝土過干現(xiàn)象。第二，混凝土澆筑。澆筑前期應對施工現(xiàn)場進行清潔處理，部分具有一定要求的環(huán)節(jié)，必須做到一次成型，避免出現(xiàn)中斷，如果施工期間遇到降雨問題，則應隨澆隨蓋。第三，混凝土振搗環(huán)節(jié)。應按照施工面積合理布設振搗裝置的施工點，且應合理控制振搗裝置的插入深度，避免對內(nèi)部鋼筋產(chǎn)生碰撞。第四，混凝土養(yǎng)護環(huán)節(jié)。澆筑完成之后需等混凝土達到設計強度的 70%方可拆模，如要在上面進行作業(yè)，則必須待混凝土強度達到一定強度才可以。拆除模板和撤除保溫層時，需確認外界溫度高于5 ℃時才可進行。否則混凝土容易受凍影響混凝土的強度。同時，在完成拆模工序后，應進行表面檢測處理，確保外表面無裂縫。

4 結語

綜上所述，建筑工程大體積混凝土施工期間極易產(chǎn)生裂縫問題，影響工程建設質量。對此，應加強分析混凝土裂縫的產(chǎn)生動因，結合施工技術工藝、施工材料等，建立健全施工規(guī)劃體系，做到全過程管控、全方位防治的效果，提高工程建設質量。