建筑施工中的混凝土裂缝控制技术研究

孙磊

摘 要：混凝土是建筑施工中應用最为广泛、用量最大的建筑材料，具有材料易获取、制造工艺成熟简单、施工操作便捷、成本价格低廉等显著优势。但混凝土具有自缩性，导热系数、抗拉强度较低，在成型后容易开裂，对建筑工程整体质量造成不良影响。基于此，笔者从建筑施工中混凝土裂缝分类出发，简要论述混凝土裂缝的产生机制，重点从裂控设计、材料选择、材料配合比、施工工艺、施工管理五个方面探究建筑施工中的混凝土裂缝控制技术。

关键词：混凝土裂缝;裂控设计;水泥合缩;水热化反应

中图分类号：TU755.7   文献标志码：A   文章编号：1003-5168（2022）6-0065-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.06.015

Research on Concrete Crack Control Technology in Building

Construction

SUN Lei

（CCTV 2024， Jiamusi， 154000，China）

Abstract：Concrete is the most widely used and used building material in building construction. It has significant advantages such as easy access to materials， mature and simple manufacturing process， convenient construction operation， low cost and so on. However， concrete has self shrinkage， low thermal conductivity and tensile strength. It is easy to crack after forming， which has a negative impact on the overall quality of construction engineering.Based on this， starting from the classification of concrete cracks in construction， this paper briefly discusses the generation mechanism of concrete cracks， and focuses on the concrete crack control technology in construction from five aspects： crack control design， material selection， material mix proportion， construction technology and construction management.

Keywords： concrete crack; crack control design;cement shrinkage; hydrothermal reaction

0 引言

混凝土裂缝是常见建筑病害之一，泛指混凝土中所有不连续现象。在建筑施工中，混凝土裂缝主要包括结构性裂缝与非结构性裂缝两大类型，虽然部分裂缝没有达到使建筑物倒塌的危险程度，但结构物裂缝会为水体侵蚀提供“通道”，如果裂缝宽度、深度过大，裂缝处理不到位便会引发保护层脱落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等问题，进一步导致建筑物耐久性、安全性及稳定性降低。在建筑施工过程中，诱发混凝土裂缝病害的因素较多，如结构性及非结构性荷载、原材料选择及配比不科学、施工技术水平较低、施工质量控制不严格等。为提升建筑施工技术水平，需要对混凝土裂缝成因及控制措施予以高度重视，根据不同类型的裂缝采取差异化控制技术。

1 建筑施工中混凝土裂缝分类

建筑施工中混凝土裂缝按照不同的分类标准可以划分为多种类型。按照裂缝成因可将混凝土裂缝划分为由外部荷载诱发的结构性裂缝及由各类变形变化引发的非结构性裂缝两种类型;按照形成时间可将混凝土裂缝划分为施工期间裂缝、使用期间裂缝两种类型;按照形式可将混凝土裂缝划分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝及不规则裂缝四种类型;按照裂缝有害程度可以将混凝土裂缝划分为有害裂缝、无害裂缝两种类型[1]。不同分类标准标志着不同意义，在建筑施工中需要根据各类型裂缝形成机理、施工环境及条件、工程建设需求等对裂缝进行分级处理，在此基础上确定裂缝控制措施，以此保证精准施策、有效解决裂缝质量问题。

2 建筑施工中混凝土裂缝成因

建筑施工中混凝土裂缝成因十分复杂，通过梳理相关文献及工程资料总结出以下混凝土裂缝形成机理。

2.1 水泥水热化反应

水泥水热化反应会产生大量的水化热，导致混凝土内部温度急剧升高，与混凝土表面温度差异逐渐加大，进而使混凝土结构在温度应力的作用下产生裂缝。数据显示，普通硅酸盐水泥放出的热量可达到500 J/g，再加上混凝土材料导热性能较差，水泥水热化反应产生的热量集中在混凝土结构内部难以散失。同时，工程资料表明建筑工程中混凝土材料内水泥水热化反应所引发的温升值可都达到20～30 ℃，不同种类、用量的水泥水热化反应剧烈程度不一，硅酸三钙、铝酸三钙含量较高的水泥水热化反应更为剧烈，产生的热量集中在混凝土成型的早期;水泥用量较高会导致其水热化反应放热集中在1～3 d内，此阶段温升梯度最大，很容易导致混凝土表面产生裂缝。

2.2 内外约束条件共同作用

建设施工中，混凝土体积会因温度影响产生变化，在收缩变形过程中限制其自由变形的约束作用主要包括内约束及外约束两种类型。其中内约束是指混凝土内部各个单元之间的约束作用;外约束是指混凝土结构与其体外结构的约束作用。浇筑成型后的混凝土结构与地基或其他结构相连，当温度变化引发的混凝土体积变形受到接触面层的阻碍时便会产生外部约束力，随着混凝土体积变形的加大，所受外部约束力也有所增加。早期混凝土弹性模量较小、应力松弛及徐变较大，此时混凝土结构在温度影响下发生膨胀，接触面层虽然产生压力但力度较小。但当混凝土结构内部温度降低后会产生较大的拉应力，如果混凝土结构形变大于其极限拉伸值便会诱发裂缝问题[2]。

2.3 外界环境温度变化影响

建筑施工阶段，混凝土结构对外部环境温度十分敏感。混凝土内部温度由水泥水热化绝热温升、浇筑温度及表面散热温度三部分叠加，其中混凝土浇筑温度与外界环境温度联系紧密，二者呈正向相关关系，当外界环境温度变化幅度较大、温度较低时，混凝土内部及表面的温度梯度便会大幅度增加，随之产生超限温度应力，进而导致混凝土结构产生温度裂缝。尤其是在大体积混凝土结构施工中，因其截面尺寸较大、散热情况不佳，混凝土内部温度可能达到80 ℃以上，并且会持续较长的时间。为此需要采取合理的措施降低混凝土内外部温度差异，避免混凝土结构产生裂缝。

2.4 混凝土收缩变形

混凝土收缩变形包括混凝土沉缩、干缩及水泥合缩三种类型。其中沉缩是指在混凝土表面毛细管抽吸作用、内部粒子重力沉降影响下混凝土内部粒子空隙减小、体积减缩现象，对提升混凝土各种性能具有积极作用。但如果混凝土结构平面尺寸较大、厚度较薄，再加上原材料级配、配合比等不科学，会导致混凝土不均匀沉缩，进而诱发混凝土塑性收缩裂缝。混凝土干缩是指混凝土硬化后水分蒸发、长时间暴露在干燥空气中所产生的混凝土外包体积减缩现象。在空气干燥的环境下，混凝土表面的水分會优先蒸发，外界空气进入表层之内与内部湿空气进行交换，直至混凝土内部蒸气压与外界空气压力一致后此种交换才能停止。混凝土干缩会导致混凝土结构表面开裂甚至整体断裂问题。水泥合缩是指水泥化合物与水结合时产生的体积缩减现象，如果水泥合缩强烈且养护不及时便会诱发混凝土裂缝。

3 建筑施工中混凝土裂缝控制技术

基于对建筑施工中混凝土裂缝类别及成因的深度分析，建议采取以下技术措施防治混凝土裂缝。

3.1 裂缝控制技术

3.1.1 裂控设计技术。由上文论述可知，建筑施工中混凝土裂缝不仅与外部荷载有关，而且受到环境温度、混凝土材料等因素的影响。为此在混凝土施工前需要做好裂控设计工作。首先为地基处理，结合混凝土浇筑施工工艺、混凝土浇筑厚度、混凝土自重、地基类型等尽量在同一浇筑块内，避免或减少应力集中，如果是软土地基需要合理采用换填施工技术，以此提升地基承载力，避免地基不均匀沉降造成混凝土结构裂缝。其次为合理分缝分块，通过设置施工缝、伸缩缝、后浇带等保证混凝土块体有足够的伸缩空间，降低外约束及内约束，不仅可以利用浇筑块面层进行散热、达到释放内部温度的目标，还能减轻约束作用、避免裂缝产生[3]。最后，配置防裂钢筋，钢筋直径控制在6～14 mm，钢筋间距控制在100～150 mm，可以将混凝土应力转移到钢筋上，以此避免因混凝土变形超过极限拉伸值诱发裂缝。

3.1.2 原材料选择技术。建筑施工中混凝土材料的科学选择可以有效防止各种裂缝病害。其一，集料占混凝土体积的80%，应当优选颗粒接近球形、表面光滑且最大粒径、含水量、所含黏土矿物、级配、相对密度符合设计标准的集料，此种集料能够降低水泥砂浆用量，保证集料均匀，拌合后混凝土抗裂性能较高;其二，不同种类及用量的水泥其水热化反应的剧烈程度不同，凝结时间、产生的热量等也有着较大的差异，在建筑施工中应选择中低热水泥，尽量降低水泥用量，实际工程允许的情况下以56 d或90 d强度作为设计强度，可以使混凝土水泥用量减少80 kg/m3;其三，正确选择外加剂。在混凝土中掺入水泥质量0.2%～0.3%的缓凝型减水剂，如木钙、糖蜜等有助于热量散失，控制混凝土硬化过程中的温升极值与温度走势。同时掺入膨胀剂可产生温度补偿效应，有效缓解混凝土收缩，以此避免裂缝的产生。

3.1.3 材料配合比技术。建筑施工中混凝土材料配比除严格控制水泥用量之外需采取多种措施提升混凝土性能，保证混凝土成型强度。在实际施工中应通过计算获得初步配合比，再通过实验室试验确定不同截面尺寸、位置，混凝土结构中粗细骨料、水泥砂浆、外加剂、掺合料的用量。同时，以第一道工序作为标准段，经分缝分块、浇筑施工后对混凝土结构质量进行验收，综合考虑外界环境温度、空气湿度、地质条件等对混凝土结构质量的影响，在确定最佳施工时间、施工工艺后以标准段为参照组织后续施工，可以促进混凝土施工标准化与规范化，并通过合理科学的材料配合比解决混凝土裂缝问题。

3.1.4 混凝土施工工艺。工程实践表明，混凝土浇筑温度越高，水泥水热化放热速度越快，且浇筑温度每升高10℃，混凝土内部温度便升高3～5 ℃。为避免混凝土产生温度裂缝，需要在建筑施工中降低原材料温度。其一，采取浸水法、干法、真空汽化法等对混凝土原材料进行预冷却处理，其中浸水法是指混凝土原材料直接与冷水进行接触;干法是指利用冷风降低原材料温度;真空汽化法是指在真空环境下使原材料内的水分蒸发并吸热，以此冷却原材料。其二，在混凝土初凝前或浇筑期间，在混凝土内部预埋冷却水管，借助冷却水循环降低混凝土内部温度。其三，做好混凝土保温工作，利用模板、草袋等缩小混凝土内部与表面的温度差[4]。

3.1.5 施工质量管理技术。建筑施工中混凝土裂缝集中在强度最薄弱的位置，因此须加强混凝土施工质量管理，尤其要注重混凝土浇筑工序控制，尽量做到分层浇筑、短间歇与均匀上升。与此同时，密切关注混凝土材料拌和与浇筑中的温度变化，尽量在低温季节进行混凝土浇筑。除此之外，根据混凝土等级、初凝时间等确定养护方案，保证养护期间内混凝土表面处于湿润状态，可以缓慢降温、减小混凝土产生的收缩应力，以此切实避免混凝土裂缝的产生。

3.2 实施要点

3.2.1 科学制定施工计划。施工前，相关工作人员应当科学、合理地制定施工计划。在实际对钢筋混凝土的主体结构进行设计时，应当尽可能避免对于中低层高强度钢筋混凝土的应用，同时，还不能直接使用其他高强度钢筋混凝土。为了能够有效保障承台结构本身所具有的整体性，并在原有的基础上实现温度差异以及裂缝宽度的进一步缩小，相关工作人员可以综合考虑各方面影响因素，在满足相关条件的基础上，在承台结构表面上对承台钢筋收缩用量进行增加。工作人员应当从裂缝施工要求以及温度的实际情况出发，开展水平混凝土施工分块工作，与此同时，还应当强化落实对于水平连接施工方式的高效应用，在正式开展对于内部支撑架以及主体模板的搭设工作之前，尽可能减少楼板墙体出现裂缝问题的可能性[5]。

3.2.2 优化完善施工方案。除了要科学制定施工计划以外，相关工作人员还应对现有的施工方案进行优化完善，科学有效的裂缝施工方案可以为后续所开展的施工操作提供必要的支撑，还能够帮助工作人员更加全面详细地了解当前基层混凝土墙体裂缝的实际施工状况。针对大型建筑工程结构所设计的施工方案应当将重点集中在混凝土结构运输、浇筑量检测以及振捣位置等内容上。针对一次水平浇筑的厚度而言，工作人员需要立足于一次水平浇筑施工过程中的预留空间位置以及缝隙的具体情况展开相应的设定工作。在实际开展施工的过程中需要合理进行接缝位置的把控，进而使其能够同变形横截面线的位置相远离，或者确保其所设置的位置不会同受力钢筋线的位置相接近。工作人员在开展基层浇筑工作时应当强化对于天气状况的把控，以免在温度过高的情况下展开施工，导致混凝土出现相对较大的内外温差进而增加其产生裂缝的隐患。

3.2.3 高效开展温度控制。从实际情况来看，温度是混凝土出现裂缝问题的重要原因之一，若想加强控制混凝土裂缝的出现便应当积极开展温度控制工作，具体来看应当从内部和外部环境温度两方面着手进行控制。高效落实对于内部水化温度的合理控制最根本的目标在于进一步减少在低热水泥内部水化阶段所产生的内部温升现象，所以，工作人员在对低热水泥涂料品种进行选择的过程中应当尽可能选用那些中低热温度水泥涂料品种，与此同时，工作人员还应当强化对于低热水泥涂料使用数量的控制工作。现阶段应用最为广泛的方法是在水泥中添加一些涂料外加剂，以达到控制低热水泥内水化热的效果。

除此以外，相关工作人员应当从现阶段建筑工程的具体应用要求出发，在综合考虑各方面条件的基础上对建筑混凝土的规模体积进行适当的减小，此举能够帮助混凝土更加迅速地实现散热，进而高效实现混凝土内外部温差的合理控制。在针对外部环境温度展开监测工作的过程中相关人员需要做到实时动态地勘察施工过程中的外部环境，若是发现当前存在一些不可避免的极端外部条件有可能会影响混凝土的实际应用效果，便应当第一时间暂停施工，若是必须要开展施工便需要采取妥善的安全防护措施，以免施工质量和工作人员的生命安全受到严重的威胁。对于建筑工程施工来说，混凝土吊顶是其中至关重要的组成部分，所以工作人员在开展施工操作的过程中应当强化对于该环节温度的合理控制。具体来看应当尽量避免寒、热等极端天气条件对施工的影响[6]。

3.2.4 妥善实施竣工养护。竣工养护工作直接关系到混凝土施工的实际成效，但相关调查研究表明，在众多的建筑工程混凝土施工中都忽略了该环节的重要性。在日常工作的过程中，工作人员需要促进混凝土养护管理的常态化落实，这样便能够为室内混凝土的劳动湿度以及室内温度提供充足的保障，进而帮助工作人员更加高效地实现对于室外混凝土内外温差的合理控制，以便于支撑劳动强度的合理发展，从源头上落实对于混凝土裂缝问题的有效控制。從一期工程的具体状况出发进行分析，施工队伍能够针对其调整养护时间展开科学合理的调整工作，在完成拆模工作之后需要第一时间实施基层保护，与此同时还应当采取妥善的措施，以避免寒冷天气对其的影响，进而实现对于内外墙之间温差的科学控制，以免钢筋混凝土在中期和早期产生严重的裂缝问题。

4 结语

综上所述，建筑施工中混凝土裂缝成因较为复杂，水泥水热化反应、内外部约束、外界环境温度、混凝土收缩变形都会诱发混凝土裂缝。为此，在建筑施工过程中应做好裂缝控制设计，处理好地基，避免地基不均匀沉降产生混凝土结构性裂缝。同时，合理、科学地选择混凝土原材料，通过试验确定最佳材料配合比。此外，完善混凝土施工工艺操作流程，做好原材料冷却及混凝土保温工作。最后，注重混凝土施工质量管理，加强混凝土裂缝控制。

参考文献：

[1] 张娜.建筑施工中的混凝土裂缝问题及控制措施分析[J].砖瓦，2021（7）：121-122.

[2] 吴望才.有关建筑施工中混凝土裂缝控制的技术探讨[J].居舍，2021（19）：19-20，122.

[3] 李冉.基础大体积混凝土裂缝控制测试试验及控制技术[J].建筑技术开发，2021，48（10）：141-143.

[4] 陈昌腾.基于混凝土裂缝控制技术在房屋建筑施工中的应用[J].中国建设信息化，2021（3）：70-71.

[5] 杨宏伟.混凝土裂缝控制技术研究及应用[J].建筑技术开发，2021，48（16）：147-148.

[6] 常亚玲.混凝土裂缝控制技术的应用研究[J].江西建材，2020（7）：189，191.