工程施工混凝土裂缝成因分析及控制措施研究

耿 春

受多方面不合理因素干扰，建筑工程施工过程中可能会出现一些质量问题，如混凝土裂缝问题等。这就需要按照工程项目混凝土施工情况增强裂缝控制力度，从优化材料选择、优化混凝土配合比以及优化混凝土施工等方面入手，对混凝土裂缝加以控制处理，降低工程施工过程中出现裂缝问题的可能性，保证建筑工程混凝土结构质量和施工安全。另外，在混凝土施工过程中需要考虑的基础项目比较多，因此必须在全面落实各项施工要求的情况下相应调控质量安全问题，增强混凝土施工与工程项目整体规划建设之间的协调配合力度，确保混凝土施工效果和整体质量，进而延长建筑结构的整体使用寿命。

1 工程概况

混凝土结构是工程结构中最重要的组成部分之一，其开裂原因和形式比较复杂。黑龙江省牡丹江市林口南站站房及相关配套工程具有施工规模大、施工标准高的特点，主要包括林口南站站房（建筑面积2 998 m2）、站台及雨棚（建筑面积7 200 m2）等。该工程中含有大量的混凝土结构浇筑施工及养护施工，主要结构形式为钢筋混凝土框架结构。现以其为案例研究工程施工混凝土裂缝问题的成因，并探讨相关控制措施。

2 工程施工混凝土裂缝成因

2.1 材料原因

混凝土是由多种原材料拌和而成的建筑材料，属于典型的混合物，其中任何一种原材料的质量存在问题或配比不合理，都会导致混凝土材料出现开裂风险。首先，如果粗细集料存在质量问题或含泥量超过标准数据，那么混凝土材料的收缩应力会比设计值更大，此时开裂概率也会有所提升[1]。集料颗粒级配不良也可能导致混凝土出现收缩增大的问题，从而造成混凝土结构开裂。其次，骨料的粒径不符合施工要求且含有大量的针片，会导致混凝土拌和过程中的水泥用量和用水量骤增，更容易发生开裂问题。最后，水泥材料的种类不合理，也会导致工程施工混凝土出现裂缝。例如，矿渣硅酸盐水泥和快硬水泥等都具有收缩大的特点，使用这些水泥进行施工，必然会导致混凝土开裂。

2.2 混凝土配合比原因

混凝土材料是混合物，各种原材料的使用数量和配合比直接决定了混凝土材料的最终性能，在配合比不合理的情况下，出现开裂的概率会大幅度增长。根据实际工程经验来看，在混凝土配合比设计中，单方混凝土的水泥用量越大、用水量越高，开裂的可能性越大。这主要是因为，在工作人员未能合理控制水灰比的情况下，混凝土的水灰比数据会远超正常指标，其坍落度、流动性等都比较高，在脱水干缩时就可能产生塑性裂缝，进而导致混凝土开裂。

2.3 施工及现场养护原因

混凝土结构开裂的原因非常复杂，而施工及养护不到位是导致开裂现象的主要原因之一。

（1）在混凝土浇筑施工过程中，工作人员未能合理控制混凝土的浇筑速度，未能按照有关施工要求进行振捣，导致混凝土出现分层、漏振、过振等问题，很难按照预计情况顺利成型，发生开裂问题的概率比较高[2]。

（2）在混凝土材料中使用掺和料的情况下，工作人员未能按照施工要求进行操作，搅拌时间不充足、搅拌后未及时进行浇筑，可能导致混凝土结构开裂。

（3）在建筑工程施工中，大体积混凝土浇筑施工并不少见，在连续浇筑时间过长、不同层次混凝土衔接不合理的情况下，很难顺利凝结成型。同时，在大体积混凝土浇筑施工中，工作人员未能准确把控水化热情况，未能及时做好混凝土结构保温降温处理，导致混凝土结构内外温度差超过标准值，致使混凝土产生温度裂缝。

（4）在进行混凝土结构养护的过程中，工作人员未能提前确定养护工作方案，导致出现初期洒水不到位、早期脱水等问题，混凝土表面的温度和内部温度差异巨大，就可能会出现开裂问题。

（5）在混凝土结构初步成型的情况下，需要拆除外部模板，以保证后续施工的正常进行。但是在实际工作中，很多施工人员未能控制好拆模时间，导致混凝土结构在未成型的情况下失去支撑，其开裂的概率必然会成倍增长。

3 工程施工混凝土的裂缝控制措施

在混凝土施工期间，裂缝问题的形成会受到多种因素的影响，林口南站工程地处低山丘陵区和冲洪积平原，沿线水文属于松花江和乌苏里江水系，地表水对混凝土结构没有侵蚀性。该混凝土工程结构建设应用的材料类型较多，规模较大，混凝土材料配合比、施工程序以及施工质量优化都是裂缝控制的关注重点，下面结合案例工程进行具体分析。

3.1 材料选择

林口南站工程应用的混凝土强度等级包括C15、C25、C30 和C40，还有几种细石混凝土材料，站台雨棚则采用仿清水混凝土涂料。结合实际工程，在材料选择期间需要注重以下几点。

第一，要分析混凝土结构的特点，控制好混凝土的强度等级，优化水泥品种和等级的选择方案，尽可能选择低水化热的水泥，从根本上降低混凝土结构开裂的概率。本工程基础垫层采用C15混凝土，而主体结构由于跨度偏大、耐久性要求高，采用C30 混凝土，预应力钢筋混凝土构件则选择C40 混凝土，以满足建设质量要求。

第二，要保证砂石材料的质量，不能为了节省成本而选择含泥量过高的砂石骨料。

第三，工作人员可进行外加剂和胶凝材料的适应性试验，选用适应性最好的外加剂，从而达到降低水胶比、减少水泥用量以及降低水化热的目的，避免混凝土结构因温差而发生开裂问题[3]。

第四，要对膨胀剂进行相关试验，测试膨胀率、泌水率等关键参数，选用适当的膨胀剂补偿混凝土的收缩量，控制收缩裂缝的产生。

3.2 优化混凝土配合比

混凝土材料能否顺利成型，很大程度上取决于其配合比是否科学合理。在工作中，首先应严格遵守《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2011）的有关内容，确保混凝土材料配比的科学性。其次，需要对混凝土材料的干缩率、坍落度等进行实验，并结合工程施工需求进行适当调整，在不影响建筑工程施工质量的基础上，尽可能减小混凝土的坍落度。再次，要控制混凝土材料的用水量、水灰比和砂率等，尽可能降低水胶比，保证最佳砂率值，优化混凝土材料的整体性可采用粉煤灰或矿粉替代部分水泥以达到优化配合比的效果。最后，在确定混凝土材料配合比之前，工作人员要真正深入一线施工场所，根据施工单位的浇捣工艺以及操作水平等，适当调整混凝土的设计坍落度等参数，为后续混凝土材料顺利成型打下坚实的基础。

3.3 合理规划混凝土施工程序

混凝土施工过程中包含多项程序，各项之间需要保持有效衔接，按照施工流程有序开展施工作业，能够大大降低裂缝发生的概率。施工程序运行期间还要做好作业规范监管和质量控制工作，主要包括几个方面。第一，根据设计图纸确定混凝土各项参数，包括型号、强度、数量和应用部位；然后对混凝土浇筑施工方案进行完全交底，并对原材料进行质检。第二，开展混凝土拌制、运输、浇筑与振捣施工程序。第三，合理留置混凝土试块，及时开展养护处理。第四，开展混凝土各项结构的检验，包括现浇结构、结构实体以及混凝土子分部等，完成工程验收。

3.4 其他控制措施

第一，做好模板的安装及拆除工作，避免工程施工混凝土裂缝病害。在安装模板时，应确保模板边界连接紧密，避免出现漏浆、渗水等问题。同时，还需要确保混凝土垫块、钢筋定位器等零部件的安装位置符合设计要求，避免钢筋移位以及混凝土结构偏斜等问题，提升混凝土结构的施工质量。在安装模板支撑立柱前，先要检查安装位置的承载力，确认该位置地面稳定性、刚度和强度等，才能开始安装模板结构，否则可能会导致支撑立柱沉降、模板松动变形等问题，不利于混凝土结构顺利成型。在混凝土结构成型后，工作人员应分析其拆模强度要求（表1），在此基础上严格遵守拆除顺序和安全管理要求，逐层拆除模板结构。拆除下来的模板材料、支架材料应第一时间清理并运输到特定位置，避免形成集中荷载给混凝土结构造成不必要的损伤[4]。另外，考虑到拆模时部分混凝土结构可能尚未形成稳定的受力体系，必要情况下可增加临时支撑结构。

表1 模板拆除时的混凝土强度要求

第二，做好混凝土的拌制工作，降低混凝土结构开裂的可能性。混凝土材料的制备水平决定了其在成型过程中的性能，因此必须保证拌制工作的有效性，采取有效措施保证整体性能。要根据实际情况确定混凝土类型，在条件允许的情况下优先采用预拌混凝土，并确保混凝土材料的质量符合《预拌混凝土》（GB/T 14902-2012）的有关要求。为避免混凝土材料的批次差异，一般应在同一供货商处购进同一批次的原材料，并在此基础上按照统一的配合比进行混凝土材料配置，保证混凝土的拌制水平。

第三，做好混凝土的运输工作。在运输混凝土的过程中，需要保证混凝土材料的稳定性和均匀性，采取措施避免其分层、离析。同时，应完善运输车辆的防晒、防风以及防雨雪设施，从根本上降低混凝土运输质量风险，并根据现场施工需求确定运输频率，确保混凝土施工能够连续不间断地进行，降低开裂风险[5]。另外，还需要检查运输到施工地点混凝土的坍落度，在出现混凝土离析等问题的情况下，第一时间进行二次拌和，保证混凝土材料的性能符合施工要求。

第四，做好混凝土的浇筑工作。为确保混凝土结构质量，工作人员应根据构件种类、钢筋数量等，确定最佳的混凝土浇筑施工方案。林口南站工程混凝土浇筑分为基础、柱和梁板3 部分，其中在基础混凝土浇筑中，应沿纵向进行连续浇筑，使混凝土能够流淌成斜坡状，并通过提高泵送效率来优化接缝的及时性，从而有效预防冷缝问题。在柱混凝土浇筑施工期间，需要根据实际情况合理控制振捣、浇筑方式以及间隔时间等。例如，对于小于3 m 的柱，采用柱顶直接下灰的浇筑方法；对于大于3 m 的柱，采用模板侧面开门子洞安装斜溜槽分段的浇筑方式。而墙体混凝土浇筑要保持连续性，每层浇筑完成后间隔时间应控制在2 h 内。梁与板混凝土浇筑施工需同步进行，但梁要稍早于板，即应用赶浆法将梁分层浇筑形成阶梯状，浇筑至底板区域后再与板混凝土浇筑共同进行。

在各项混凝土浇筑期间要有效配合振捣处理，控制振捣频率、时间和深度，保证振捣密实性，全面防控裂缝问题。林口南站工程在混凝土振捣施工期间按照《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10—2011）的要求，一次振捣完成后间隔20 ～30 min 进行复振。为了针对性防控收缩裂缝，在混凝土水平面应用木抹子搓平搓毛至少两遍，观察楼板面混凝土结构是否存在裂缝的可能性，若存在则应用铁滚子进行压实处理，同样压实至少两次。

第五，混凝土施工缝处理。林口南站工程混凝土施工缝包含墙顶部和柱底部两部分。对于墙顶部，应将浇筑结构设置高出顶板（梁）底20 mm 的状态，模板拆除后弹出顶板（梁）底线，应用云石机切割出1 道深度为5 mm 的水平缝，切割位置设置在墨线上5 mm 区域。对于柱底部，在剔除浮浆的同时向下凹陷2 cm，在柱外侧尺寸线位置应用砂轮切割机向内切割处理。施工缝设置完成后均要进行清洁处理，保证施工缝整齐、干净，不能积水，避免水渗透导致内部结构遭受侵害，进而引发裂缝。

第六，做好混凝土的养护工作，降低开裂概率。在混凝土结构浇筑结束后，工作人员应根据事先制订好的养护工作方案，第一时间执行养护措施。根据周边的环境条件和气温条件等确定保温保湿措施，且在混凝土成型前避免外力扰动[6]。在温度比较高、相对湿度比较低的情况下，工作人员可定期向混凝土表面洒水以保持湿度；同时，利用塑料薄膜进行覆盖，避免其表面水分大量蒸发导致开裂问题，从根本上提升混凝土结构的施工质量。

4 结语

混凝土材料是建筑工程施工过程中必不可少的重要材料之一，为建筑结构提供了足够的支撑力。开裂问题是混凝土结构施工中常见的质量病害之一，在原材料选择不合理、混凝土砂浆配比不科学、混凝土浇筑及养护不到位的情况下，均可能发生开裂。因此，只有优化材料选择、优化混凝土配合比、保证混凝土结构施工质量和养护水平，才能规避混凝土结构的开裂问题。