预拌混凝土长墙体裂缝事故的控制处理措施及预防

张全贵，杨建宁（石家庄金隅旭成混凝土有限公司，高工）

编者按：预拌混凝土的出现解决了现场搅拌混凝土的不足，但在应用的过程中也产生了一些问题，如混凝土的早期开裂问题一直是大家关注的重点，也是解决的难点，尤其是表面系数大的板、墙以及大体积混凝土施工工艺不良等原因造成的混凝土开裂问题，引发了很多不必要的纠纷。因此，找出混凝土早期开裂的原因，从而采取相应的防治措施是解决问题的关键。本期特别策划请专家及现场工作人员结合实际施工案例，就混凝土早期开裂分析其成因并给出相应防治措施，希望能给广大从业人员提供参考。

随着商品混凝土在工程建设中的应用越来越广泛，建筑结构长墙体几乎全部采用商品混凝土泵送浇筑，由于长墙体具有体积大、结构厚、钢筋密的特点，使长墙体的结构温度形变条件复杂，早期极易出现裂缝，并基本都是贯穿性竖向裂缝，不仅会影响建筑结构整体的外观，而且对结构的正常使用、耐久性等造成很大的影响。笔者从事商品混凝土及外加剂研究应用16年，在同行业碰到了许多类似问题，通过不断学习及总结分析，积累了一些经验，现通过两个失败和成功的相关案列与同行共勉。

1 案例1：河北华孚沉淀池长墙体工程

1.1 工程概括

华孚沉淀池长墙体工程为华民药业 7-ACA 改扩建项目工程的一部分，于 2011 年 8 月开始施工，至 2012 年 2 月施工完毕。每个沉淀池长 60 米、宽 40 米、高 6 米、底部厚度 0.5米、顶部厚度 0.3 米，连墙体总长度为 120 米，设计单位建议混凝土掺加 FEA-100 型膨胀剂。

1.2 原材料情况

为了从原材料方面杜绝长墙体裂缝的出现，我们严格控制原材料的质量。选用 P·O42.5 普通硅酸盐水泥，用部分粉煤灰和矿粉替代水泥，以降低水泥水化热温升。粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，矿粉为 S95 级矿粉。砂子采用常规中砂，石子选用 5～20mm 粒径的连续级配、级配良好的碎石。掺加适量的萘系高效减水剂以减少混凝土用水量，掺加 7% 的 FEA-100型膨胀剂以满足补偿收缩。混凝土膨胀剂检验报告见表 1。

1.3 配合比设计及试验

沉淀池工程采用强度等级为 C35P8 的预拌混凝土，配合比根据《配合比设计规程》设计，并根据生产经验进行了一定调整。C35P8 预拌混凝土配合比见表 2。

表 1 混凝土膨胀剂检验报告

表 2 沉淀池工程 C35P8 混凝土配合比 kg/m3

按照 C35P8 配合比进行混凝土试配试验，混凝土的出机状态良好，和易性满足混凝土泵送要求，并留置混凝土试件进行抗压强度、抗渗等级、限制膨胀率的测定。试验结果为：混凝土 28d 的试块抗压强度均值为 42.6MPa，抗渗等级大于 P8，28d 限制膨胀率 0.022%～0.025%。

1.4 预拌混凝土生产情况

为了保证我公司生产的混凝土满足沉淀池工程的要求，对于出厂的混凝土，我公司进行了开盘鉴定和试件留置工作，并保证做到车车检验，保证混凝土工作性满足泵送要求，另外，施工单位在白天对河北华孚沉淀池长墙体工程进行浇筑时，我公司对当天的温度进行了测量，白天平均气温在32℃，中午最高温度达到 36℃。混凝土到达工地后整个浇筑过程非常顺利，没有出现断车、堵泵的现象。

1.5 事故说明

2011 年 9 月河北华孚安装工程有限公司向我公司提出沉淀池壁出现裂缝，我公司对此高度重视，当天下午，我公司总工程师、副总工程师、搅拌站站长及“北京冶建工程裂缝处理中心”王工程师对沉淀池实体长墙体进行了现场考察。到达现场后发现，沉淀池墙体多处出现垂直竖向裂缝，裂缝宽度在 0.2～0.4mm 之间，现场目测裂缝长度达约 2000 延米。

图 1 水池长墙竖向裂缝

图 2 水池长墙竖向裂缝修补

1.6 裂缝原因分析

我公司立即对混凝土生产情况进行了了解，查看了混凝土配合比及原材料计量、检验试验情况，整个过程均未出现异常，数据正确，各项原材料检验指标正常，并对同时间段浇筑的建筑结构进行调查，发现其他建筑工程均无裂缝出现。

引起墙体裂缝的原因主要分为五类：收缩引起的裂缝、设计因素引起的裂缝、施工工艺因素引起的裂缝、材料因素引起的裂缝、温度变化引起的裂缝。由此可见，墙体裂缝的产生是受多方面因素影响的。据我公司总工程师、副总工程师、搅拌站站长和“北京冶建工程裂缝处理中心”王工程师现场观察后分析，本工程长墙体产生裂缝可能是两方面原因引起的：

一方面是温度裂缝。混凝土浇筑当天白天温度在 32℃左右，混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，大量的水化热积聚在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，使内部混凝土产生显著的体积膨胀，在通常温度范围内，混凝土温度每上升 1℃，每米膨胀 0.01mm，而晚上墙体表面混凝土随着气温降低，湿水养护而冷却收缩，内部膨胀与外部收缩，相互制约，产生很大拉应力，当外部混凝土所受拉应力超过混凝土当时的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。

另一方面是墙体过长造成的内部约束产生的收缩裂缝。长度大的混凝土墙，墙端与墙中收缩变形的相互约束。另外，经观察研究，凡矩形、方形、梯形等直线段比较多的平面形状，墙体产生裂缝的较多，而曲线、弧线和折线较多的建筑物墙体裂缝却极少。因为直线是两点的最短距离，直线墙收缩变形的内约束较大，直线方向无伸展的余地。而曲线、弧线、折线有一定的伸展余地，内约束力比直线墙小。而混凝土是一种抗弯拉强度较低的复合材料，因此，长墙体混凝土受到自身内部约束特别容易出现裂缝，尤其是早期混凝土容易开裂。

1.7 裂缝的处理

为了不影响长墙体结构的安全性，施工单位邀请“北京冶建工程裂缝处理中心”的专业人员来处理长墙体的裂缝。“北京冶建工程裂缝处理中心”的工作人员针对裂缝出具了修补方案并对裂缝进行清理，采用自动低压灌浆技术将配制好的 AB—灌浆树脂注入裂缝中，注胶完毕后待树脂固化用砂轮机对表面封缝胶进行处理，并进行贮水高度为 5.5 米的闭水试验，7d 后观察使用情况满足工程使用要求，而且得到施工单位的肯定。

2 案列2：河北电力输变运行维护试验室地下室墙体工程

2.1 工程概括

河北电力输变运行维护试验室地下室工程也是一个长墙体工程，墙体长 120 米、宽 80 米、高 5 米、墙体厚度为 0.3米。这一工程的混凝土体积与河北华孚沉淀池长墙体工程类似，均为大体积、大跨度长墙，但技术难度更大。

2.2 原材料情况

为了防止河北华孚沉淀池长墙体裂缝现象的再次出现，我们对原材料的要求更加严格。严格控制水泥、矿粉、粉煤灰、砂、石、外加剂的各种检验指标，外加剂采用聚羧酸高性能减水剂，并掺入一定量的聚丙烯纤维。

2.3 配合比设计

地下室长墙体工程采用强度等级为 C30P8 的预拌混凝土，配合比根据《配合比设计规程》设计，在满足工程设计和施工工艺要求的前提下，尽量减少单位体积混凝土的水泥用量，使用水化热较低的水泥品种，以降低水泥水化热引起的温升值；其次，用粗砂替代 50% 的中砂，选用 5～10mm和 5～20mm 的粗骨料，优良的二级配并严格控制砂、石的空隙率，以减少混凝土养护硬化过程中的收缩，降低收缩当量温差；第三，为了进一步增加混凝土的抗拉强度，掺加了适量的聚丙烯纤维；第四，由于长墙养护难度大，配合比技术路线决定不掺加任何膨胀剂，外加剂由萘系高效减水剂改为聚羧酸高性能减水剂。配合比见表 3。

表 3 地下室长墙体工程用 C30P8 混凝土配合比kg/m3

按照 C30P8 配合比进行混凝土试配试验，混凝土的出机状态良好，和易性满足混凝土泵送要求，并留置混凝土试件进行抗压强度、抗渗和收缩率的测定。混凝土 28d 的试块抗压强度均值为 39.5MPa，抗渗等级大于 P8，28d 收缩率0.011%～0.013%。

2.4 预拌混凝土生产与施工情况

为了保证此工程能够顺利完成，我公司与施工单位进行了技术交流会，决定浇筑时间安排在夜间。我公司保证混凝土工作性满足长墙体工程泵送的要求，对于出厂的混凝土我们要进行开盘鉴定和试块留置工作，并保证做到车车检验。施工单位也承诺对浇筑的混凝土进行合理的振捣，及时抹平墙面，加强对长墙体实体的早期养护，控制拆模时间。

2.5 成功原因分析

我公司浇筑的河北电力输变运行维护试验室地下室墙体工程能够顺利完成，后期也没有出现任何质量问题是施工单位与我公司共同努力的结果。

图 2 河北电力地下室长墙实体

我公司在生产河北电力地下室墙体工程所用的混凝土时，对混凝土配合比进行调整，保证混凝土的工作性，提高浇筑长墙体体的整体均匀性，显著减少裂缝出现的概率，从而达到控制裂缝的生成。在混凝土中掺加聚丙烯纤维后，能明显提高基体的抗拉强度，阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展，并延缓新裂缝的出现，聚丙烯纤维的乱向分布形式大大有助于削弱混凝土塑性收缩时的应力，收缩的能量被分散到每立方米上千万条具有高抗拉强度而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而极为有效地增强混凝土的韧性，抑制微细裂缝的产生和发展。

施工方对钢筋分布的合理设计以及钢筋绑扎时的规范操作是顺利完成施工的基础，在施工时混凝土浇筑高度控制在0.8 米以下，对浇筑混凝土进行合理振捣，浇筑完后，在混凝土表面水基本收干前后、混凝土初凝前后、混凝土终凝前三个时间段用木抹子对混凝土表面进行磨平搓毛，先后采取喷雾、塑料薄膜覆盖以及洒水等措施对混凝土长墙体进行及时的保湿处理。此时虽处于 6 月份昼夜温差较大时段，但由于施工方的有效养护，使混凝土长墙体在后期固化过程中没有出现混凝土内外温差较大的现象，这就有效控制了混凝土长墙体裂缝的出现。

3 经验教训

通过对河北华孚沉淀池长墙体工程和河北电力地下室墙体工程的浇筑，我们总结了一些经验教训：

（1）在生产长墙体工程所用混凝土时，必须严格控制原材料的质量，尤其是控制砂石的粒径、级配从而提高泵送混凝土的和易性，减小混凝土的收缩。控制砂石中泥块、云母等有害物质的含量，防止有害物质延缓混凝土的硬化时间，降低混凝土强度；

（2）对混凝土的配合比进行优化，通过不断优化配比，使混凝土的和易性更加满足泵送需求；

（3）严格控制预拌混凝土的生产过程，必须做到每车必检，并保证出机混凝土能够及时运输到施工地点；

（4）关于膨胀剂的使用，虽然试验结果表明膨胀剂可以提高混凝土抗拉强度，但实际施工时的养护条件由于多方面原因很难达到要求，从而使混凝土墙体补偿收缩失去应有效果；

（5）与萘系高效减水剂相比，聚羧酸高性能减水剂减水效率高，能够最大程度的减少用水量，保塑性能更高，混凝土坍落度的经时损失小，抑制混凝土泌水离析的作用相对较好；

（6）要勇于创新使用新材料，聚丙烯纤维在混凝土中的主要作用是限制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展，在受荷（拉、弯）初期，水泥基料与纤维共同承受外力，而水泥基料是外力的主要承受者，当基料发生开裂后，横跨裂缝的纤维将成为外力的主要承受者。与普通混凝土相比，纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度，尤以韧性提高的幅度为大；

（7）加强与施工方的沟通，提醒施工方对工程结构设计、钢筋配制和模板设计的合理化，并监督施工方对浇筑混凝土时的合理振捣和养护，尤其要注意浇筑混凝土的时间安排和早期养护，避免混凝土因早期失水过快造成干缩裂缝。

4 结束语

长墙体钢筋混凝土结构产生裂缝的原因涉及众多因素并贯穿于设计、施工的全过程，因此，在泵送混凝土施工前和施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件的安全、稳定。预拌混凝土作为一种商品形式，提供给施工方的仅仅是半成品，在生产预拌混凝土时，我们严格控制混凝土原材料的质量、配合比及混凝土出机的和易性，在我们保证质量的前提下，尚需施工单位相互配合，加强对商品混凝土的认识，严格按规范进行施工操作，才能更好的防止混凝土裂缝的产生，混凝土只要好好打，裂缝是可以控制的。