建筑工程大体积混凝土裂缝控制探析

许重阳

摘 要：建筑大体积混凝土的施工，由于内外温差的影响，所产生的应力和应变现象，逐渐削减混凝土的抗拉承受强度，一旦抗拉强度被抵消，就会出现裂缝，此为建筑大体积混凝土裂缝形成的原因，至于裂缝的控制，必须遵循混凝土裂缝的形成机理，从配合比优化、施工控制和养护管理等方面入手。

关键词：大体积；混凝土；裂缝；机理；控制

1 建筑工程大体积混凝土裂缝的形成原因

大体积混凝土裂缝形成的原因很多，基于裂缝结构破坏的特征，其裂缝形成机理应分别考量表面裂缝、深层裂缝、基础贯穿裂缝，以便将不同类型的裂缝控制在允许范围内。这些裂缝的形成机理如下：

1.1 表面裂缝形成机理

混凝土施工期间，干缩变形、非线性温度场约束等，使得混凝土表面的温度骤然下降，而内部温度未受到明显影响，就会出现内外温差，进而产生温度应力。而不同龄期的混凝土，抗拉强度具有差异性，当混凝土结构的抗拉性能不足以承受温度收缩变形的影响，表面就会逐渐形成裂缝，尤其是浇筑在坚硬表面混凝土，早期时弹性模量比较小，基本处于塑性状态，如果长期暴露在气温波动的环境中年，混凝土抗裂能力得不到保障，其表面裂缝将愈发明显。

1.2 深层裂缝形成原因

深层裂缝脱离基础约束，是在混凝土温度降低过程中，内外温差所形成的温度梯度而引起的纵深发展裂缝。混凝土实际施工期间，结构降温期间，内部温度远远大于外部温度，两者产生约束作用，假如此时没有设置用于缓解约束的隔离层，大约在浇筑2-3个月后就会出现深层裂缝，这些裂缝具有贯穿性的危害，影响混凝土整体结构的稳定。譬如外露基础在炎热和寒冷气候长期影响下与框架结构连接的柱、基础等刚度比较大，温度变形时受到约束。以蒸汽方式养护的预制构件，降温速度太快等，均是大体积混凝土深层裂缝产生的常见原因。

1.3 基础贯穿裂缝形成原因

当混凝土浇筑温度过高以及受到混凝土水化热温度上升影响，当混凝土温度骤然下降，所产生的温度应力超过混凝土本身的抗拉强度就会出现贯穿裂缝。其形成的机理可归结为受外界拉应力约束引起混凝土断面变形，进而影响混凝土结构的强度。在大体积混凝土施工期间，拉应力变形是不可避免的现象。当在结构受荷载作用时，需要在混凝土强度允许范围内，考虑其抗裂性能受到的最大影响，否则就会从微观裂缝发展成为宏观裂缝，包括浇筑温度高低、基础块薄层长间歇、施工间歇产生约束等，都是基础贯穿裂缝防治必须考虑的重点因素。

2 建筑工程大體积混凝土裂缝的控制措施

在了解建筑工程大体积混凝土裂缝形成原因的基础上，作者认为可在施工期间，通过混凝土配合比优化、混凝土性能改善、混凝土浇筑、混凝土养护几个方面的措施，控制混凝土裂缝出现。具体施工措施如下：

2.1 优化混凝土配合比

混凝土配合比设计时，混凝土材料的合理选择是最为关键的前提。在合理选用材料的基础上，混凝土配合设计时，以“三低二掺一高”为原则，即严格控制混凝土的含砂量，尽可能减少坍落度和降低水胶比，同时除了掺入适量减水剂和引气剂，还应严格按照材料比例，尽量加大高粉煤灰掺量，使得混凝土在抗裂能力、抗拉强度、抗拉伸等方面，都趋于最优状态。

2.2 改善混凝土性能

选用良好配合比的混凝土施工，适时考虑到混凝土性能可能受到主客观因素的影响，正面强调施工手段的科学合理性，以进一步改善混凝土的性能。在施工之前，准备好施工所需的机械设备、仪表仪器等，特别是混凝土温度控制的方面，在混凝土出料、卸料、泵送、浇灌、振捣过程中，应根据气候温度的具体情况，灵活选择合理的施工方法，以便在混凝土的内外部温差，降至最低状态。譬如气候温度比较高时，利用管道输送混凝土，必要时可将草包覆盖管道之上，同时循序推进混凝土，缩小混凝土暴露的面积。至于混凝土的振捣，根据振动的界限状态，剔除有泌水问题的粗骨料，同时检查钢筋下部是否有混凝土孔隙，这样就能够增强混凝土和钢筋的握裹能力，规避混凝土沉落问题。

2.3 浇筑混凝土

在成孔期间同步借助掏渣筒将孔内破碎状的土体、石块等清理干净。成孔后，检查成孔质量，同时利用测绳和测砣检查泥浆的浮力和摩阻力，确保成孔质量达标。随后采用泵吸反循环清孔的方式，直至泥浆比重降至1.1g/cm3以内，粘度和含砂率范围分别为16-17s、1.5-2%，最后再用高压风机将沉渣吹出孔内。

本工程选用的导管主材为厚度5mm的钢板，以卷制和焊接方法完成。管道直径25cm，各节导管利用丝扣紧固，连接段平均长度2.5m，最长不超过3.76m，与底部的距离，控制在35-40cm之间。导管下方时，要保持与钢筋之间的距离，其长度根据编号顺序依次控制。入位之后，进行承压试验，再与漏斗连接，现场选用钢垫板封住漏斗底部。首次混凝土的浇筑量，根据浇筑直径和导管长度而定，本次直径标准有1.5m和1.8m两类，分别对应导管的长度为45m和35m，第一类标准的浇筑量为4.19m3；第二类标准的浇筑量为5.37m3，均可利用容量8m3的搅拌车完成浇筑。

浇筑时为有效控制沉淀层的厚度、埋管的深度，可根据泥浆面下孔深的状态，灵活调整混凝土面的高度以及观察返水的情况，进而准确分析和判断孔内情况。现场随机抽取了5个桩基，统计其混凝土浇筑量。统计发现，混凝土浇筑超量10-20%，作者分析了相关客观原因，发现在冲孔时，孔壁有塌落影响，同时选用的冲击钻，摆动幅度太大，导致孔径的不规则扩大。针对该问题，作者提出了控制混凝土自重向下流动的平衡，根据各个流体点的压强变化状态，尤其是在每次浇筑时，当第二车混凝土往下浇筑时，已浇筑的混凝土很容易初凝和堵管，使得导管受力异常。对此，我们除了需要检查使用导管是否有严重磨损、锈蚀、焊缝、砂眼等迹象，还要保持浇筑的连续性，速度既不能太快，也不能太慢。譬如在混凝土达到钢筋网底部下面1m时，适当减缓浇筑的速度，可避免混凝土对钢筋网的冲击力，在混凝土达到钢筋网底部上面4m时，则要略提导管，保持导管底口和钢筋网底部2m的距离，然后再回复正常的浇筑速率。

2.4 养护混凝土

浇筑好的混凝土强度、抗变形能力，均为混凝土养护的标准性能。期间需要根据混凝土收缩应力，确定具体的保温时间，在保持混凝土表面湿润的状态下，将草袋、旧麻袋、塑料薄膜等覆盖其上，并在实测混凝土内外温度变化情况，通过计算机系统展开全方位统计分析。在混凝土养护的过程中，不能够采用强制性的降温措施，而是根据混凝土内部实际温度场情况，重点检查是否有裂缝问题。至于混凝土暴露问题的解决，建议以±0.00标高为基准，小于该基准的部位，以回填土方式处理，大于该基准的部位，则以覆盖方式处理，方可有效减少混凝土的暴露面，并确保不影响混凝土的性能。

3 结束语

文章通过研究基本明确了建筑大体积混凝土裂缝形成原因以及混凝土控制的措施，但考虑到不同建筑工程大体积混凝土工程施工条件和要求的差异性，作者建议相关工程在参考借鉴以上施工方法时应结合具体工程的实际情况予以因地制宜地利用。

参考文献

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