建筑地坪大体积混凝土裂缝控制

杨 维[思立博（上海）工程咨询有限公司， 上海 210499]

0 引 言

伴随着建筑业的快速发展，建筑地坪特别是超平地面在工业厂房建设中日益增多。混凝土在建筑地坪领域已经占据了十分重要的地位，无论何种地坪，都离不开混凝土和钢筋。钢筋和混凝土两种材料具有明显的受力特性，两种材料有各自的承载能力，分别是抗压和抗拉。然而，科学研究成果和大量的混凝土工程实践证明，混凝土的裂缝在施工过程中始终存在，裂缝也逐渐成为了人们可以接受的一种混凝土成型特性，因为混凝土是由多种材料混合搅拌后形成的一种混合物，同时又是一种脆性材料，它自身的化学反应和温度的变化导致其产生了裂缝的可能性。如何将裂缝有害程度控制在可接受范围之内，是我们工程建设者们一直在思考的问题。

1 术 语

大体积混凝土：是指几何尺寸且最小几何尺寸不小于1 m的大体量混凝土会因为各种因素导致混凝土内部结构不均匀收缩而产生有害裂缝。

建筑地坪：硬化地坪从根本上解决了水泥地面、金刚砂和环氧地坪及水磨石地面的空鼓、碎裂、粉化、起壳等，使用寿命短的问题。

结构地坪：指的是工业地坪，主要用于工业及商业场所，用于增强混凝土地面的耐磨性能。增加混凝土表面的密度，使其减少灰尘，增加了表面的防油性，形成一个密度高、易清洁、耐渗透的地面。可与混凝土地面一起施工，也可在老式混凝土地面上施工，能够大大缩短施工工期。好处是价格低廉，经久耐用，变相降低工程成本。

混凝土：是指由胶凝材料将骨料结合成一个整体的工程复合材料，砂、石作集料与水。可用外加剂和掺合料按一定比例配合混合，搅拌成水泥混凝土，也称普通混凝土，广泛应用于土木工程中。

2 裂缝的表现特点

混凝土裂缝的表现形式多种多样，常见裂缝特征包括：塑性沉降裂缝、塑性收缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、水化热裂缝、应力集中裂缝、地基下沉裂缝等七大类。

2.1 塑性沉降裂缝

通常在浇筑过程中、混凝土初凝前或成型后都会发生塑性沉降裂缝。混凝土在浇筑过程中，由于拌合物和水向上悬浮，混凝土集料沉降会引起混凝土内部结构受力不均匀，从而产生裂缝。

裂缝的产生时间较长，水泥水化反应产生的胶凝物能够阻止固体颗粒在其中相对运动或者增加固体颗粒沉降密实度，使裂缝停止。通常，结构裂缝长度随混凝土内钢筋的布置和混凝土内部结构的不同而变化，深度一般从上部混凝土的上端面一直延伸到钢筋的上表面，裂缝宽度因混凝土的内部结构及混凝土本身的不同而存在差异。

2.2 塑性收缩裂缝

混凝土浇筑完成250 min左右，当外界温度过高、混凝土内部水分蒸发量较大，仍处于塑性状态时，混凝土水泥水化反应强烈。此时混凝土尚未硬化，出现塑性收缩裂缝。裂隙会出现两种表现形式，一种是在不同距离处出现一条裂缝，另一种是不规则龟纹状或放射状裂缝；当施工环境恶劣时，这两种裂缝都会在混凝土地面上产生。

2.3 高温收缩裂缝

高温收缩裂缝是指在外界温度急剧变化的情况下，混凝土内部变化而产生的胀缩变形，膨胀变形主要由温度变化引起，混凝土高温收缩会产生裂缝。

收缩裂缝的主要特征：收缩裂缝随着外界温度的变化出现在混凝土浇筑过程中，不同的温度场分布使大体积建筑地坪混凝土出现大面积收缩结晶，高温产生的收缩裂缝的部位也不相同，存在较大差异。因此在建筑地坪大体积混凝土裂缝控制中，高温收缩裂缝是比较复杂的裂缝。

2.4 干缩裂缝

随着混凝土表层水分的逐渐蒸发，结构内部湿度逐渐降低。由于混凝土浇筑完成表面水分迅速流失，而内部的混凝土结构复杂水分流失速度较慢，会产生内外压差，导致混凝土开裂。表层收缩变形受到内部混凝土的约束，致使混凝土表面承受拉力，混凝土表面承受的拉力大于其混凝土自身抗拉强度时出现干缩裂缝。混凝土内部钢筋也会导致混凝土表面出现龟裂裂纹。

2.5 水化热裂缝

一般来说，混凝土施工过程中，由于混凝土内部发生化学反应产生的水化热温度较高，散热不均匀时混凝土表面会出现结构变化，加之外界环境温度变化不一，导致混凝土产生的水化热裂缝风险极高。

水化热裂缝的种类主要包括：表面贯穿裂缝和地坪结构柱阴阳角热应力集中裂缝，在工业地坪中尤为常见。裂缝的形状也是变化多端，常见的是斜向不均匀裂缝和水平向延伸裂缝。

2.6 应力集中裂缝

建筑地坪大体积混凝土浇筑后24 h内会出现应力集中裂缝，裂缝主要分布在地坪存在集中荷载的位置。一般会沿着结构转角处裂纹，根据之前项目的经验，解决的办法主要是控制好切缝时间和切缝深度。

裂缝一般特征：应力集中裂缝一般发生在转角部、平面突出凹进的转角处。在集中荷载较大的部位，易产生劈裂状的裂缝。应力集中裂缝要尽早发现，采取切缝法消除集中应力，能有效减少裂缝。

2.7 地基沉陷裂缝

建筑地坪混凝土强度较大时，能够抵抗较强的地层沉陷，但是地基处理不满足规范要求时，地基沉陷（膨胀）裂缝时有发生。

常见的裂缝特征：地基沉陷裂缝具有底层重、上部轻，外墙重、内墙轻、开洞墙重、实体墙轻等特点，且大多为斜向裂缝，少数为竖向和水平裂缝。当上部主体结构刚度较大时，有时也在独立基础与柱根处出现水平裂缝，这是地基沉陷裂缝最早出现的。

3 地坪混凝土塑性收缩裂缝的因素分析

3.1 水 泥

为提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的方法，收缩应力会明显增大。

3.2 水灰比

建筑地坪使用的混凝土水灰比过大，会降低混凝土的强度等级；建筑地坪使用的混凝土水灰比小会导致混凝土产生的水化热增大，很容易引起地坪开裂。

建筑中水灰比和抗压强度及水泥的实际强度三者之间的关系公式为：f=A×F(C/W-B)。其中f表示混凝土的抗压强度，A表示骨料种类系数，F表示水泥的实际强度，B表示骨料种类的系数，（W/C）为水灰比。在配合比一致的情况下，水灰比的值越小，建筑地坪混凝土的强度也就越高；水灰比的值越大，建筑地坪混凝土的强度也就越低。我们可以得出这样一个结论：水灰比大，混凝土的流动性好，但是容易出现离析现象；水灰比过小，影响混凝土泵送，混凝土流动性较差，不利于工程施工，但是混凝土的强度将会增大。

3.3 外加剂

施工中往往在混凝土搅拌的过程中定量掺入外加剂，虽然混凝土外加剂的掺量较小，但是外加剂品种繁多，对混凝土的影响较大，如有的外加剂能有效提高混凝土的抗冻性能。外加剂其实是一种高分子化合物减水剂，要求控制Cl-含量不大于0.5%，Na2SO4的含量不大于10%。

3.4 骨 料

骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外，骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

3.5 养 护

混凝土的养护质量对控制裂缝影响较大，一般养护要分阶段进行，养护效果好则混凝土收缩小。混凝土规范及时地养护可以加速结构内部的水化反应，提高混凝土的强度。

3.6 环 境

环境因素始终对混凝土产生影响，外界环境的多变会使混凝土结构内部发生物理或化学变化，建筑地坪混凝土尤其对环境敏感，建筑地坪大体积的混凝土施工大多采用激光整平机械加机械布料施工。环境的湿度、温度都会对混凝土浇筑质量及收缩裂缝产生影响。

3.7 振 捣

混凝土的振捣在工程施工中尤为重要，一般使用震动棒振捣浇筑混凝土，这样能够有效排除混凝土中的气泡，有效减少浇筑混凝土面层的蜂窝麻面及密实度，能够保证混凝土的浇筑质量，减少建筑地坪的裂缝。

4 产生水化热裂缝的原因及控制措施

混凝土浇筑后水化热反应的热量会使建筑地坪表面产生裂缝，将影响混凝土的强度和性能。

建筑地坪大体积混凝土在冬季浇筑更有利于控制裂缝，因为外界温度较低水化热反应热量流失较快，能够很快提高混凝土的早期强度。在使用水化热较高的水泥时，应采取措施，防止混凝土内部的水化热过高，使水泥产生膨胀性的裂缝。

4.1 水泥品种

建筑地坪工程施工中应选取能达到减轻水化热目的的水泥品种。

4.2 水泥用量

建筑地坪工程施工中改善骨料级配、降低水灰比、掺加混合料等方法能够有效减少水泥用量，达到减轻水化热的效果。

4.3 控制浇筑层厚度

减小浇筑层厚度，加快混凝土散热速度，能有效减轻水化热。

4.4 直埋循环冷水管

在混凝土里埋设冷却管通水冷却，控制温度在25℃左右，能够有效减轻水化热。

4.5 分段分层浇筑

建筑地坪一般会设置分隔缝，工业地坪浇筑中使用成品的铠甲缝进行分仓，能够有效消除应力减少裂缝，铠甲缝的使用大大提高了建筑地坪的施工质量。同时，采用二次振捣的方法加强混凝土密实度，有利于混凝土水化热的散失，但在施工时要注意保持混凝土终凝前上下层结合良好，有效控制地坪裂缝。

4.6 加强养护

混凝土浇筑完成后要加强养护，遇到低温天气要及时采取保温措施，防止裂缝产生。

5 混凝土裂缝的处理

5.1 灌注法处理

针对建筑地坪大体积混凝土裂缝，一般采用环氧树脂低压灌注浆对裂缝处进行加固处理。灌注浆体材料进入裂缝后，要等浆材无安全硬化后拆除注射设备，保证裂缝有融合。

5.2 自闭合法处理

处理建筑地坪大体积混凝土裂缝，也可让水泥掺水后接触空气中的CO2，使其发生碳化反应生成一种晶体材料，这种晶体材料能够在裂缝中生长，起到填充作用。自闭合法多用于潮湿环境下的混凝土结构的裂缝修补，自闭合时期必须要连续保持水饱和，因此多用在地下室和水泵房等。

5.3 表面封闭法处理

表面封闭法能有效处理混凝土基层裂缝，此种方法要确保裂缝处清洁干燥，修补胶要按照比例配合，常温下裂缝修补时间为1 h左右。

6 建筑地坪大体积混凝土防裂控制

6.1 控制养护温度

控制建筑地坪裂缝，养护是重点。洒水养护能够降低混凝土水化热的温度，需要混凝土终凝后反复洒水养护，并及时覆盖保湿薄膜，保证混凝土内部温度均匀以减少裂缝的产生。

6.2 控制施工过程

建筑地坪浇筑过程中要控制面层收光，抹压次数至少要分三面进行，磨光机磨光时间要掌握好，面层收面过程中严禁撒干水泥。

当建筑地坪混凝土中掺合钢纤维时，混凝土的坍落度尤为重要，机械整平磨光平整度一定要控制在规范要求内。

建筑地坪对平整度要求很高，施工过程采用大型激光整平机械，整体偏差不大于4 mm，采用3 m靠尺和塞尺检查其平整度。

6.3 控制浇筑材料

建筑地坪混凝土中应减少水泥用量，控制好水灰比以降低混凝土的水化热温度。水泥的用量很大程度上保证了混凝土的流动性，保证着混凝土质量。

建筑地坪大体积混凝土中骨料的选择是控制裂缝的关键，在选取粗细骨料时要保证满足规范要求，因为在混凝土中骨料起到了决定性作用，所以控制好粗、细骨料的含泥量，确保混凝土的配合比符合要求，建筑地坪混凝土一定要控制粉煤灰的掺量，才能有效控制地坪裂缝。

建筑地坪中要控制好掺入外加剂的量，适量的外加剂掺入后可以减少裂缝产生。在现代工业厂房建设中，建筑地坪需要承受重载力，混凝土的配合比和坍落度是控制的重点。经验表明，建筑地坪中越来越多地加入了成品钢纤维，使得地坪的收缩性能减弱，有效地阻碍了裂缝的扩散。

6.4 控制设计构造

在结构设计中应该考虑施工过程的特征。当气候条件极其恶劣时，要增设后浇缝，设置间距满足设计规范要求，一般间距为20 m～30 m。

建筑地坪一般都会存在应力较为集中的区域（薄弱环节），设计时要重点关注薄弱环节，采取有效的加强措施。

建筑地坪一次性浇筑面积较大，在设计的过程中要注意增设构造筋，通常采用间距和直径较小的配筋，其中要控制好配筋率在0.3～0.5范围内，还要注意在容易开裂的边缘部位也要提高有效的配筋率，从而提高混凝土的拉伸极限。

7 结 语

在工程建设中特别是建筑地坪的大体积混凝土浇筑中，裂缝的产生不可避免，这要求我们每个工程管理人员要科学施工，积极应对裂缝产生。还要以预防为主，以科学治理为方针，全面掌握大体积混凝土裂缝控制方法。

建筑地坪裂缝的预防和修补不仅能保证质量，还能保证安全。保证建筑地坪的平整度和裂缝，要结合施工实际情况进行。耐磨地坪施工时还要在收面磨光前由机械或人工布撒金刚砂，提高混凝土表面的硬度。

发生裂缝修补后要对修补结果进行检测，检测结果必须是权威检测机构出具的检测报告，检测报告中显示检测结果合格后方可认定为裂缝修补合格。施工过程中出现大面积裂缝时，必须要求施工单位返工处理，大面积返修后要督促施工单位进行地坪钻芯取样送检。