高寒地区冬季混凝土施工裂纹的原因及预防措施——以“4·14”玉树地震灾后重建为例

邱康敏

(中铁二局第四工程有限公司，四川成都610031)

2010年4月14日青海省玉树州发生强烈地震后，青海省按照党中央、国务院部署，紧急动员、全力以赴，在时间紧、任务重、要求高的情况下，安排五家央企承建玉树灾后重建项目。一方面，因为玉树灾后情况十万火急，但该地区又地处高原高寒地带，有效施工时间仅7个月，最低温度可达－30℃以下，所以施工期限较短;另一方面，因为受规定工期制约，高寒地区建筑工程混凝土冬季施工是不可避免的，其特殊的施工条件和恶劣的自然环境给工程施工带来很大的困难，施工中必须针对工程实际采取切实可行的冬季施工方案和措施，以确保混凝土工程质量。本文结合玉树特殊的地理环境和中铁二局玉树工程实施的实例，探析高寒地区冬季混凝土施工出现裂纹的原因，并提出一些相关保证措施。

1 玉树特殊的地理环境

“4·14”地震是玉树历史上的一次毁灭性打击。它给玉树人民带来了不可估量的灾难和后果。已有相关研究表明，甘孜—玉树断裂带是青藏高原东部规模巨大的活动断裂，由于川滇菱形地块持续快速向东南逃逸运动，造成块体沿西北边界的玉树—甘孜—鲜水河断层强烈的走滑，断裂带强烈的地震活动和水平滑移运动将引发一系列与断裂活动有关的地质灾害。为了防止各种自然灾害的突然迸发，在灾后重建工作中，对混凝土施工的要求自然就更高更严格。而对产生裂纹原因的探究则是首要解决的问题。

2 高寒地区冬季混凝土施工出现裂纹的原因

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。混凝土裂缝产生的原因很多，以下就根据玉树的实际情况，分别从施工因素、施工材料因素、冻胀因素等方面做一探究。

2.1 由于施工因素产生裂缝的原因

(1)由于玉树地处高寒地区，现场自拌混凝土质量稳定性不能得到保证，各项工程都采用商品混凝土，由于玉树州市政道路重建及车辆太多，道路不能畅通，混凝土搅拌、运输时间过长，不采取积极的措施导致混凝土坍落度损失较大，使得混凝土结构上出现不规则的收缩裂缝。

(2)混凝土振捣不正确引起的裂缝。在混凝土振捣过程中，漏振或少振都会造成混凝土构件中残留有气泡，这些气泡在混凝土水分下充实，在高寒地区，这些水分在寒冷的气候下会冻成冰，自身体积膨胀，在混凝土还没有达到一定强度时造成开裂。过度的振捣又会使得混凝土表面出现浮浆而使混凝土面层开裂。一般情况下，一般振捣器的振捣时间应控制在20～30 s，高频振捣器的振捣时间应控制在15～20 s。

(3)混凝土施工时拆模过早，使得构件在自重或者施工荷载作用下产生裂缝。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范(GB 50204—2002)》:当板跨度≤2 m时，强度≥50%;当板跨度2 m＜L≤8 m时，强度≥75%;当板跨度＞8 m，强度≥100%;当梁跨度≤8 m时，强度≥75%;当梁跨度＞8 m时，强度≥100%;悬臂构件与跨度无关，均必须达到≥100%。不承重的侧模板，包括梁、柱墙的侧模板，只要混凝土强度保证其表面、棱角不因拆模而受损坏，即可拆除。

(4)养护不当引起的混凝土开裂。现场养护不当是最容易造成混凝土开裂的。在高原高寒地区相对湿度低、风速大的情况下，如不及时养护，混凝土表面水分容易蒸发，会造成表面干缩现象，造成混凝土开裂。混凝土养护应该在浇筑完成第一次抹面后就进行薄膜覆盖养护，不让水分蒸发。需进行二次抹光时，揭开薄膜，抹完后及时盖上。

2.2 由于施工材料因素产生裂纹的原因

(1)不正确的选择材料。在混凝土施工过程中不正确的选择材料也会造成混凝土的开裂。在大体积混凝土的施工时，我们应当选择水化热少、放热速度慢的掺混合材料的硅酸盐水泥，或专用的中热硅酸盐水泥、低热的矿渣硅酸盐水泥，不得使用硅酸盐水泥。

(2)混凝土的碱集料反应。混凝土碱集料反应是混凝土材料内水泥中的碱(KOH、NaOH)与集料中的活性成分之间发生的化学反应，其产物成胶体状态，不仅减弱了集料与水泥石之间的强度，而且遇水后发生膨胀，使混凝土内部产生较大的内应力从而导致混凝土开裂。所以我们在选材的时候一定要控制集料中的活性成分和水泥中的碱含量。

(3)集料中的含泥量。集料中的含泥量也是造成混凝土开裂的原因之一。集料中的含泥量超过5%就会对混凝土的性能产生影响。所以我们在施工过程中应严格控制集料的含泥量。

(4)使用不合格的材料也是造成混凝土开裂的原因。比如水泥的安定性不合格会引起混凝土出现裂缝，主要表现为龟裂。

2.3 由于冻胀因素产生裂纹的原因

(1)大气气温低于0℃时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布应引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强;骨料中含泥土等杂质过多;混凝土水灰比偏大、振捣不密实;养护不好使混凝土早期受冻等，均可导致混凝土冻胀裂缝。

(2)高原地区一年中只有几个月才处于温暖的气候中，因此，有一段时间，我们只能在严寒中施工。所以在设计配合比的时候应当考虑冬季施工的配合比。并且在设计配合比的时候应当适当降低水灰比，还要适当的加上防冻剂，制定相应的冬季施工方案，对一些材料也要采取相应的保温措施，确保混凝土的施工质量。

3 防止高寒地区混凝土施工出现裂缝的措施

(1)在设计配合比时尽量考虑路程所用的时间，使混凝土在达到施工现场时其坍落度能满足施工要求。

(2)加强现场施工技术的管理，对相应的现场施工人员进行技术交底。杜绝漏振，振捣时间也应该进行控制，防止过振或少振，以不出现气泡为止。

(3)拆模时间应以试验室的标准试件的抗压强度达到《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)规定的强度为准。尽量减少施工荷载对构件的影响。

(4)加强现场施工养护的管理，在混凝土浇筑后，第一次抹面就进行覆盖养护，天气冷还可以加盖棉絮。在混凝土构件成型后还要进行洒水养护。

(5)正确的选择材料，严格控制材料，不合格的材料不能使用在工程中。对进场的材料做到进场必检合格才能使用的标准。不合格的材料坚决的清除出施工现场。

(6)在冬季施工时，做好所有材料的保温工作，特别是液体状的材料，都要进行加热处理。在混凝土入模时测混凝土温度，一般混凝土温度要在5℃以上。

(7)设计配合比时，要严格按照配合比设计规范《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2011)上要求，最大水灰比不能超过其规定值，最小水泥用量也不能超过其规定值。

(8)倘若已经出现有害裂缝，则应“根据实际情况及时采用表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法”等方法给予及时的修补。坚决杜绝任何细微漏洞所引起的危害。

总之，在实际工程操作中，混凝土施工裂缝的形成存在多方面的原因，防止其出现裂缝并给以积极有效地措施保证至关重要。玉树地区高原高寒、地带断裂的特殊地理环境决定了本地区的混凝土工程更为需要各种有效保证措施。只有了解混凝土结构裂缝产生的各种原因，才能对症下药，坚决杜绝有害裂缝的发生，从而真正实现玉树人民的安居乐业。

［1］ 官善友，龙治国．“4·14”地震后玉树县城原址重建地质安全性研究［J］.城市勘测，2010(3)

［2］ 彭华，马秀敏，白嘉启，等.甘孜玉树断裂带第四纪活动特征［J］. 地质力学学报，2006(9)

［3］ 张健.混凝土裂缝的预防与处理［J］.科技咨询，2006(23)