沙漠地区建筑工程混凝土裂缝成因分析及预防措施

高建峰

摘 要：结合沙特阿拉伯一建筑工程实例，分析沙漠地区建筑工程出现混凝土裂缝的原因及形成机理。分析结果表明，在混凝土裂缝的产生过程中既有混凝土材料的影响，也有施工过程中浇筑、养护等施工因素的影响。结合混凝土裂缝成因机理，提出相应的控制和预防措施，并在实际运用中取得较好的效果。

关键词：沙漠地区；混凝土裂缝；成因分析；预防措施

1 引言

建筑工程混凝土裂缝一直是困扰现场施工的行业难题，裂缝的出现给混凝土结构安全和耐久性带来危害。在沙漠地区恶劣的条件下，混凝土更加容易出现裂缝，如不妥善处理，极易引起混凝土保护层剥落及钢筋锈蚀，混凝土耐久性降低，严重的甚至会影响主体结构安全。本文结合沙漠地区建筑工程实例，分析在沙漠环境下混凝土裂缝产生的原因和影响因素，并探讨对应的控制措施，以期对沙漠地区类似工程施工提供借鉴。

2 工程实例

经现场调查分析，排除了裂缝是由基础沉降所造成的混凝土质量事故。但裂缝的存在，使得混凝土外表观感差，业主和监理对此很不满意，要求尽快改善。

3 裂缝成因分析

要控制混凝土裂缝，必须首先理清裂缝的形成机理及影响因素。据此才能找出控制重点，制订有效的防治措施。我们在开始施工的两个区域内，每区随机抽取10处裂缝作为样本，从原材料质量到其性能作用，以及施工工艺等几方面来综合分析裂缝形成原因。

3.1 原材料质量（混凝土配料）的影响

当地水泥主要是引进国外技术生产，规模小，出厂水泥质量不稳定。如果水泥中游离的氧化钙含量超标，会影响水泥的安定性，引起混凝土开裂。如果拌合过程中配料不精准，集料颗粒级配不良，或出现水灰比过大等情况[1]，混凝土收缩增大，出现裂缝。粗骨料泥沙含量大，或材质不达标，也会直接削弱混凝土的强度等级，引起混凝土开裂。

3.2 材料性能（作用）影响

3.2.1 塑性收缩

工程所在地区年平均气温为32℃，夏季最高达46℃，且气流变化较大，大风天气较多，容易出现塑性收缩裂缝。这种裂缝通常发生在混凝土凝结之前[2]，因混凝土表面失水较快而形成，多呈中间宽、两端细，互不连贯状态。较短的一般长20～30cm，较长的可达2～3 m，缝宽1～5mm。

3.2.2 干缩裂缝

这类裂缝多发生在混凝土养护结束后的一段时间或浇筑完毕后的一周左右。由于受外部条件的影响，混凝土表面水分损失过快，变形较大，而内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，形成较大拉应力而产生裂缝[3]。沙漠地区昼夜温差大，更易产生此类裂缝。

3.2.3 温度裂缝

在混凝土硬化过程中，大量的水化热聚积在混凝土内部导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样形成内外较大的温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，形成表面裂缝[4]。沙漠地区白天持续高温，夜晚降温明显，显然助长了这种趋势。

3.2.4 化学反应引起的裂缝

混凝土集料中若掺入过量的碱性料，碱离子与某些活性骨料（如硅石）发生化学反应，局部体积增大，严重的会造成混凝土酥松，或膨胀开裂。拌合水或外加剂中氯离子超标，会造成钢筋锈蚀，降低混凝土握裹力，引发混凝土裂缝出现。这两类是结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。

3.3 施工工艺影响

3.3.1 混凝土拌合、输送不当

本工程为业主指定混凝土拌合站。采用电脑配料，砼运输车边拌合边运输的生产方式。混凝土拌和质量不稳定，易产生泌水离析。浇筑中泵送速度控制不当，也会降低混凝土性能，在浇筑后产生裂缝。

3.3.2 混凝土振捣不当

振捣棒操作不当，漏振、过振或振捣抽撤过快，或振捣中扰动钢筋笼，会降低钢筋与混凝土的握裹作用，影响混凝土的均匀性与密实性。

3.3.3 浇注天气选择不当

如不注意选择合适浇筑天气，在高温下混凝土表面蒸发很快，而混凝土内部水化热高，在浇筑后数小时混凝土仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

3.3.4 钢筋、模板施工不当

钢筋表面锈蚀或污染未妥当处理，或者在混凝土浇注过程中钢筋笼受到扰动而移位，使混凝土保护层变小，都会影响钢筋与混凝土的握裹咬合力，容易形成裂缝。另外，模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、过早拆模、拆模不当等都有可能引起混凝土开裂。

3.3.5 混凝土养护不当

适当的养护可改善混凝土的水化反应速度。现场养护措施不到位（无麻草覆盖等），养护时间间隔长，养护时间短都会造成混凝土脱水，引发收缩裂缝。

根据上述不同成因形成的裂缝在尺寸形状和发生部位上的差异，我们将抽取的裂缝样本按材料因素（包括材料质量及性能作用）影响和施工工艺因素影响两种类型进行了归类分析。结果如表1所示。

分析结果表明，由于采用商品混凝土，原材料质量基本能得到保证，现场预防和改善混凝土裂缝的工作重点应放在施工工艺控制上。

4 控制和预防措施

4.1 加强原材料质量监控

做好商品混凝土拌合站的质量监督工作。重点把握几个关键点：进场水泥分批次进行强度和安定性复测，不合格的杜绝使用；尽量使用中低水化热水泥（如火山灰水泥）；根据拌合站到作业区的距离，确定合适的水灰比（控制在0.4-0.45）；使用合格砂子，不得直接使用沙漠采集的砂子；粗骨料要控制石粉含量，如超标必须进行过水冲洗。

4.2 制订合理的浇注方案

工程所在地建筑施工机械化程度较高，混凝土普遍采用泵车泵送浇注。由于泵送砼冲击力较大，建筑主体结构（如梁板）宜采用赶浇法。具体做法：由板面一端开始先浇筑梁体，根据梁高分层成阶梯状浇筑（控制在30cm一层）；当混凝土浇至板底位置时再与板的混凝土一起浇筑；充分利用混凝土的流塑性并不断往前推进，直至浇完整个梁板。工艺流程如图3所示。

柱体混凝土宜采用分层分段法浇筑。一是保证混凝土振捣能充分到位，二是减小泵入混凝土对模板的侧向压力，减少涨模风险，保证混凝土构件的质量和观感。

4.3 选择浇筑时间

混凝土浇注尽量避开高温时段。根据经验，在5月至10月这一时段，每天上午10时至下午4时原则上不安排混凝土浇注施工。在其他时段，也要根据外界气温及时作出调整，气温高于35℃，尽量不安排混凝土浇注。确实错不开时间或必须连续浇筑的，可采取加冰块等辅助降温措施，严格控制混凝土入模温度（不宜高于30℃）。

4.4 强化混凝土振捣

振动棒振捣采取行列式布局，垂直振捣，快插慢拔，并尽量辅以二次振捣、二次抹面技术，及时排除泌水及混凝土内部的水分、气泡。必须做到以下几点：根据设计要求的坍落度，及时调整振捣时间，并按振捣方位依次振捣，避免过振或漏振；在振捣新浇一层混凝土时，必须插入下面一层中，避免两层中间生缝的出现，上方一层混凝土的自然形成厚度不能超过振动棒长的1.25倍；每处混凝土的振捣时间不宜过长，一般控制在8～10s，防止粗骨料下沉造成混凝土材质不均匀；混凝土浇到面层时，应抹平压实，排除泌水，排除混凝土内部的水分和气泡，提高混凝土密实度。

4.5 合理养护

浇筑后的养护是混凝土施工的关键环节。混凝土凝固后，及时安排人覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片，按养护方案定时养护，保证混凝土在养护龄期内保持湿润。根据工地经验，每日养护不应低于6次，养护间隔不长于2小时。

4.6 规范钢筋绑扎和模板施工

钢筋位置要正确，保证足够的混凝土保护层。根据业主技术规范和现场经验，混凝土保护层设置应不偏离以下数值：基础部位5cm，柱体4cm，梁体3cm，板体2cm。可以采用塑料成品垫圈和自制砂浆垫块等方式来调整保护层厚度。

模板构造及加固措施要合乎技术规范，防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架安全系数不宜低于1.2，严防在施工荷载（特别是动荷载）作用下，模板变形过大而引发混凝土开裂。

混凝土拆模要根据施组预案进行：柱及梁体边模在浇筑完成12小时后拆除，梁底模板在砼浇筑养护14天后拆除，板底模板在砼浇筑养护28天后拆除。拆模不宜过早，要保证混凝土在模板拆除过程中不损坏或开裂。同时也不宜过晚，必须保证混凝土得到及时养护。

我们依上述方案在后续施工中加强了质量监测和工艺改良，结果此前出现的混凝土裂缝问题得到有效控制，观感质量明显提高。混凝土施工获得业主和监理的认可，主体结构顺利通过验收。

5 结束语

通过成因分析和实践，我们对沙漠地区建筑工程混凝土裂缝问题有以下5点认识：

（1）沙漠地区昼夜温差变化较大，混凝土出现裂缝的几率要远高于一般地区，必须引起高度重视。

（2）做好原材料质量控制，强化混凝土施工工艺是控制和减少砼裂缝的主要技术手段。

（3）混凝土浇筑前必须综合考虑，做好预案，通过合理的技术措施，保证混凝土密实度。

（4）混凝土凝固后，及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片，按规范要求养护，确保后期养护质量。

（5）混凝土裂缝的出现虽不可避免，但通过有效的预防措施，可以得到合理的控制。

参考文献

[1]陈建南.浅析混凝土裂缝的形成及预防措施[J].科学大众（科学教育），2011（05）：64.

[2]黄金彪.试论混凝土裂缝的预防与治理要点[J].科学之友，2011（06）：82.

[3]仝雪娜.浅谈混凝土裂缝的成因与控制[J].河南建材，2013（01）：45.

[4]陈曦，杨杨.浅谈水利建筑施工中混凝土裂缝的原因及防治措施[J].建筑科学，2012（09）：77.