建筑施工過程中混凝土裂縫產生的原因及防治措施

何 源

（納雍縣住房和城鄉(xiāng)建設局， 貴州 納雍 553300）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快和經濟的飛速發(fā)展，建筑施工行業(yè)得到了空前的繁榮?；炷磷鳛榻ㄖこ滩豢苫蛉钡幕A材料，以其優(yōu)異的綜合性能和施工方便性，被廣泛用于各式各樣的建筑結構中[1]。然而，在建筑施工過程中，混凝土裂縫問題時常發(fā)生，這不僅影響建筑的美觀性和使用功能，更重要的是可能對建筑形成安全隱患。因此，研究混凝土裂縫產生的原因及其防治技術具有重要的現(xiàn)實價值。

1 建筑施工過程中混凝土裂縫產生的原因

在建筑施工過程中，混凝土裂縫的產生是一個普遍且復雜的問題，混凝土裂縫的產生可能與材料、施工和環(huán)境等因素有關。

1.1 材料因素

混凝土裂縫產生的材料因素主要有水泥品種和質量、骨料的粒徑和級配、外加劑和摻合料等。其中，水泥是混凝土的主要成分之一，其品種和質量對混凝土的性能和強度有重要影響。不同品種的水泥具有不同的化學成分和物理性質，如收縮性、水化熱等，這些性質的變化會導致混凝土產生裂縫。骨料是混凝土的另一個重要成分，它能夠提供強度和穩(wěn)定性。骨料的粒徑和級配對混凝土的性能有很大的影響。如果骨料的粒徑過小或級配不良，會導致混凝土的收縮增加，從而產生裂縫。外加劑和摻合料是混凝土中常用的輔助材料，它們能夠改善混凝土的性能。但如果使用不當或過量使用，會導致混凝土的化學反應異常，從而產生裂縫。

1.2 施工因素

混凝土裂縫產生的施工因素主要有施工工藝流程、混凝土的澆筑、振搗和養(yǎng)護、拆模時間和拆模方式等。其中，施工工藝流程是影響混凝土裂縫的重要因素之一。不合理的施工工藝流程會導致混凝土的成型質量不穩(wěn)定，從而產生裂縫。例如，澆筑速度過快、振搗不足等都會導致混凝土產生裂縫。混凝土的澆筑、振搗和養(yǎng)護是影響混凝土裂縫的重要環(huán)節(jié)之一。如果這些環(huán)節(jié)處理不當，會導致混凝土的密實度和強度不足，從而產生裂縫。例如，澆筑溫度過高、養(yǎng)護時間不足等都會導致混凝土產生裂縫。拆模對混凝土裂縫也有重要影響，如果拆模時間和拆模方式不當，會導致混凝土的表面出現(xiàn)大量裂縫。

1.3 環(huán)境因素

混凝土裂縫產生的環(huán)境因素主要有溫度變化、凍融循環(huán)、荷載變化等。溫度變化是影響混凝土裂縫的重要因素之一。溫度變化會導致混凝土的熱脹冷縮，從而產生溫度裂縫。例如，夏季高溫、冬季低溫等都會導致混凝土產生溫度裂縫。在寒冷地區(qū)，凍融循環(huán)也是混凝土裂縫產生的一個重要因素。反復的凍融循環(huán)會導致混凝土內部的冰凍和融化，從而產生凍融裂縫。這種裂縫通常表現(xiàn)為表面裂紋、局部剝落等現(xiàn)象。荷載變化是混凝土結構裂縫產生的主要因素之一。在施工和使用過程中，混凝土結構會受到各種荷載的作用，如果荷載過大或分布不均，會導致混凝土的受力不均，從而產生荷載變形裂縫。

2 建筑施工混凝土裂縫防治技術

基于不同因素對裂縫產生的影響分析，得出建筑施工混凝土裂縫的檢測和防治基本流程，見圖1所示。

圖1 混凝土裂縫的檢測和防治流程示意圖

2.1 材料選擇與優(yōu)化

（1）水泥品種和質量的優(yōu)化。在選擇水泥時，應考慮其品種、質量以及與混凝土配合比設計的適應性。對于一些特殊工程或重要部位，可采用低水化熱水泥或高強度水泥，以增加混凝土的抗裂性能。在水泥用量方面，對于強度普通的混凝土的水泥用量應控制在270～450kg∕m3之間，高強度混凝土的水泥用量應控制＜550kg∕m3[2]。

（2）骨料粒徑和級配的優(yōu)化。在選擇骨料時，考慮其粒徑和級配的合理性。對于大體積混凝土或需要較高強度的工程，選用較大粒徑和良好級配的骨料，骨料比優(yōu)先采用5～40mm。同時，避免使用含有泥、有機質等有害物質的骨料，確?；炷恋馁|量和強度。

（3）外加劑和摻合料的優(yōu)化。在選擇和使用外加劑和摻合料時，應根據(jù)工程實際情況和設計要求進行合理配比，其中水膠比應＜0.6。對于外加劑，應選用質量穩(wěn)定、效果顯著的正規(guī)廠家產品。對于摻合料，應考慮其對混凝土強度、耐久性等方面的改善作用，如粉煤灰、礦渣粉等。

2.2 施工工藝改進與優(yōu)化

（1）施工工藝流程的優(yōu)化。在施工過程中，優(yōu)化施工順序和環(huán)節(jié)，降低混凝土內外溫差，減少收縮和徐變。在施工中，可采用分層或分塊澆筑的方法，以降低混凝土的內外溫差和收縮應力。

（2）混凝土的澆筑、振搗優(yōu)化。在澆筑時，控制澆筑速度，過快將使混凝土溫度過高；振搗時選用合適的振搗設備和技術參數(shù)，確保振搗密實；養(yǎng)護時間應足夠長且期間應保持適宜的溫度和濕度條件，以減少收縮和徐變[3]。此外，當氣溫低于25℃時，攪拌、運輸、澆筑入模的總時間應小于90min，當氣溫高于25℃時，攪拌、運輸、澆筑入模的總時間應小于60min[4]。

（3）拆模時間及方式的優(yōu)化。在拆模前，應進行混凝土強度和彈性模量的檢測，確保其達到設計要求。同時，應控制拆模時間和順序，避免過早或過晚的拆卸導致混凝土開裂。底模拆除對混凝土強度的具體要求[5]如表1所示。

表1 底模拆除對混凝土強度的要求

2.3 環(huán)境因素控制與應對

（1）溫度變化監(jiān)測。在施工過程中，加強對混凝土溫度的監(jiān)測和控制。通過采用溫度監(jiān)測設備對混凝土內部和表面的溫度進行實時監(jiān)測和調控。在高溫季節(jié)或寒冷季節(jié)施工時，應采取相應的遮陽、保溫等措施，以降低混凝土的溫差和收縮應力。

（2）凍融循環(huán)的優(yōu)化。在寒冷地區(qū)，施工過程中制定相應的預防和補救措施。如，在混凝土中添加防凍劑、降低水灰比、增加引氣劑等措施來提高混凝土的抗凍性能。

（3）荷載變化精確計算。在設計和施工過程中，對荷載變化進行精確計算和合理安排，通過采用有限元分析、結構優(yōu)化等措施，對結構進行受力分析和設計優(yōu)化，以降低荷載對混凝土結構的影響。同時，在施工過程中，應合理安排施工順序和施工荷載，避免對混凝土結構造成過大的應力集中或扭曲變形。

3 建筑施工過程中混凝土裂縫防治技術措施的應用

3.1 項目概況

貴州地區(qū)某建筑工程總建筑面積77410m2，建筑總高度96m，地上26層，地下1層，建筑設計年限為50年，該建筑采用鋼筋混凝土框架結構，基礎形式為樁基承臺，是一座集辦公、會議、接待等于一體的綜合性大樓。由于該建筑對結構強度和耐久性的要求較高，施工過程中必須采取有效的混凝土裂縫防治技術措施，以確保建筑的質量和安全性。

3.2 混凝土裂縫防治技術措施

3.2.1 施工工藝的改進與優(yōu)化

（1）分層或分塊澆筑：根據(jù)實際情況，該項目采用了“分段放坡、薄層澆筑、循序漸進”的澆筑方法。

（2）控制澆筑速度：根據(jù)實際情況，該項目將澆筑速度控制在15m3∕h以內。

（3）加強振搗：該項目采用高頻振搗器進行振搗，并控制振搗時間在15～20s之間。

（4）及時養(yǎng)護：該項目采用塑料薄膜覆蓋和灑水養(yǎng)護相結合的方法，保持混凝土表面的濕潤度。同時，根據(jù)實際情況，對一些關鍵部位進行特殊的養(yǎng)護措施。

通過施工工藝改進與優(yōu)化，該項目的混凝土質量得到了顯著提高，裂縫得到了有效控制。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 施工工藝改進前后混凝土裂縫數(shù)量對比

3.2.2 溫度因素控制與應對

為了確?；炷猎谶m宜溫度下進行水化過程，防止混凝土因溫度過高造成的溫度應力增加和可能引發(fā)的有害裂縫生成，該項目經過優(yōu)化設計后在混凝土中加入緩凝劑，并利用儀器對混凝土的溫度進行監(jiān)控。為更精確地監(jiān)測混凝土溫度，該工程采用HC-TW20型電子測溫儀測量混凝土溫度，該儀器的測溫范圍為-30～130℃之間；誤差為±0.3℃；工作環(huán)境溫度為-20～80℃；儀器體積為190mm×110mm×60mm；最高可測24個點位。

從完成澆筑后開始對混凝土溫度進行監(jiān)測10d，并對上中下三個層面的溫度進行數(shù)據(jù)對比，具體數(shù)據(jù)如圖2所示。從圖2可以得出，混凝土中心溫度上升最快，這是因為前期水化熱大量放熱造成的，按照理論推算，中心溫度應在齡期為5d時達到溫度峰值，但是實際卻在齡期為6d時達到峰值，由此可以看出緩凝劑在混凝土中起到了推遲溫峰時間的作用；同時可以得出，環(huán)境溫度直接影響混凝土表面溫度的下降速度；混凝土底面溫度的變化速度最慢。經過對混凝土的溫度控制，在混凝土養(yǎng)護階段出現(xiàn)的表面裂紋最寬僅為0.2mm，從現(xiàn)有施工質量來看，該工程采用的溫度裂縫控制措施是可靠的。

圖2 大氣溫度、入模溫度及混凝土溫度對比分析圖

4 結束語

本文對建筑施工過程中混凝土裂縫產生機制及防治技術進行研究，得出混凝土裂縫的產生因素包括材料、施工和環(huán)境等因素，并提出了相應的防治措施。具體結論如下：

（1）混凝土在澆筑過程中通過施工工藝的優(yōu)化和改進，混凝土裂縫數(shù)量由未優(yōu)化施工工藝的20條縮減至5條，裂縫率由原來的1.5%縮減至0.3%，可以有效地減少混凝土裂縫的數(shù)量，為后續(xù)混凝土裂縫控制提供了實例依據(jù)；

（2）混凝土在澆筑過程中，為了保證減少溫度裂縫的產生，可在混凝土中加入緩凝劑，并對加入緩凝劑后的混凝土溫度進行監(jiān)控，在混凝土中加入緩凝劑后有效推遲混凝土溫度峰值，使混凝土凝固時裂縫寬度僅有0.2mm，有效地減少了混凝土裂縫的產生。