大体积混凝土施工中的裂缝分析及防控措施分析

文／柴力 合肥富通商务地产有限公司 安徽合肥 230071

引言：

混凝土作为一种非常重要的建筑材料，因其优良的性能在建筑工程中发挥了关键性的作用，能够满足多种不同环境的要求，促进了建筑工程施工质量的不断提高，在一定程度上加快了城市化进程。由于建筑工程的施工环境往往非常复杂，在大体积混凝土施工过程中，往往会受到多种不利因素的影响，这就会造成混凝土裂缝的产生，不仅会降低建筑工程的外观，甚至还可能会影响到整个建筑工程的安全，给人们的生命财产安全造成不小的威胁。因此，为了保障建筑工程的安全，这就需要采取有针对性的控制措施，尽可能避免大体积混凝土裂缝的形成，确保混凝土浇筑施工质量符合施工合同和国家相关标准规范的要求。通过对建筑工程混凝土的整个施工过程进行系统全面的分析，明确其中会造成裂缝的原因，并结合大体积混凝土的施工特点，制定相应的改善控制措施，避免混凝土裂缝的形成，进而促进大体积混凝土施工质量的不断提高。

1.大体积混凝土施工裂缝分析

根据裂缝的构造不同，可以将建筑工程混凝土裂缝划分为：结构性裂缝和非结构性裂缝，其中，前者对建筑物所造成的影响更为严重，在实际的建设过程中需要予以充分的关注。造成大体积混凝土结构性裂缝的因素非常多，对于建筑工程施工而言，其中最主要的因素就是混凝土收缩，这主要是由混凝土自身性质决定的，即混凝土在进行凝固的过程中，其中所含有的水分会逐渐蒸发，在外界不利因素的共同作用下，水分的蒸发速度逐渐增加，当其超过混凝土所能承受的极限速度后，就会造成裂缝的形成。此外，还有一种结构性裂缝的形成是受到大体积混凝土内部和外部环境的共同作用，其中最主要的原因就是水泥凝固速度过快，其内部聚集的大量热量无法及时排出，导致混凝土凝固前后的温度过大，这就会在混凝土结构的薄弱位置处造成裂缝，例如，构件的跨中、楼板和梁板的结合处，在施工过程中需要对上述位置进行重点关注。下面就大体积混凝土施工裂缝的成因进行分析。

1.1 水泥水化热

水泥水化热是造成大体积混凝土内部温度过高的主要原因，在混凝土凝结的过程中，其中所含有的大量水泥会发生一系列的化学反应，在水泥水化热的作用下，会产生的大量的热量，如果没有及时将过多的热量排出混凝土结构外，就会造成热量的不断积累，进而会引起混凝土结构温度的异常升高。同时，由于混凝土结构自身的导热性能非常差，再加上较大的体积，经由混凝土结构散失的热量非常少，而在外部环境的作用下，混凝土结构表面的温度始终处于较低的水平，由此会在混凝土内外形成一定的温度差，这就会产生一定的应力，当温度差超过混凝土结构所能承受的范围后，就会在大体积混凝土上形成一定的裂缝，随着裂缝的不断增长，就会影响到混凝土结构的稳定性。

1.2 外界气温

大体积混凝土在浇筑的过程中，会受到外界环境温度的严重影响，需要予以充分的关注，保障混凝土的入模温度适宜。当外界环境温度较高时，混凝土的入模温度就会越高，所含有的热量就会越多，会在混凝土中积累大量的热量，而外界温度不是一成不变的，进入夜晚之后，外界环境的温度下降较快，这就会增加大体积混凝土的内外温差，进而引起裂缝的形成。同时，外界环境较高的温度，也不利于混凝土内部热量向外进行快速的扩散，进而会大大增加裂缝的形成几率。

1.3 约束条件

大体积混凝土在浇筑施工过程中会受到多种不同约束条件的限制，根据约束位置的不同可以划分为内、外两种不同的约束类型，在实际的施工过程中需要予以充分的关注。对于内约束而言，由于大体积混凝土的结构断面较大，在温度的作用下难以避免会出现变形，而不同区域的温度并不相同，这就会形成不均匀的变形，而不均匀的变形质点之间又会相互影响，形成连续的约束行为。对于外约束而言，其主要是在构造物边界的作用下形成的，尤其是支座所产生的约束作用不容忽视。大体积混凝土会随着温度变化而发生不同程度的形变，但是在外界各种约束的共同作用下，混凝土的变形无法完成，由此会在其内部形成应力集中，当应力超过混凝土结构所能承受的范围后，就会导致混凝土裂缝的形成，进而影响到混凝土结构的完整性。

1.4 混凝土收缩变形

对于大体积混凝土而言，在其逐渐发生凝固的过程中，其中所含有的大部分水分会散失到外界。根据统计所散失的水分占到总水分的80%左右，而用于凝固的水分只有20%左右。由于凝固的作用，混凝土的体积会发生一定变化，其变化的程度主要取决于混凝土所含有的凝胶材料含量。通常来说，普通类型的混凝土所含有的凝胶量较低，相应的收缩也较小。但是对于具有特殊用途的混凝土而言，其体积往往会发生较大的变化，甚至出现膨胀。造成混凝土收缩的因素种类非常多，其中影响最大的就是混凝土内部所具有的含水空隙。在混凝土进行凝固的过程中，空隙中所含有的水分会在持续高温的作用下散失到外界环境，这就会导致孔隙中的毛管力发生变化。混凝土所发生的收缩变形具有可逆性，即混凝土损失水分发生一定的收缩后，再向其注入一定的水分，吸水后混凝土体积就会相应的膨胀，在干湿交替变化的过程中，会影响到混凝土强度。

2.大体积混凝土施工裂缝防控措施

2.1 施工方法方面

施工方法在预防大体积混凝土施工裂缝的形成，可以从以下几方面采取措施：

（1）编制有针对性的混凝土裂缝预防措施，针对提交大体积混凝土浇筑施工，需要编制相应的专项施工方案，方案需要通过专家审核同意后才能进行施工。

（2）在进行大体积混凝土浇筑前需要对地基进行全面的处理，并将模板和地基用水完全浇透，还要注意不要过度浇水。加强混凝土浇筑后的振捣工作，力求做到不过振和不漏振，对于其中的关键位置还可以进行二次振捣。

（3）做好成品保护工作，完成大体积混凝土的浇筑后，在初凝到终凝的整个时间段内，严禁踩踏楼板和放置材料，进而避免构造裂缝的产生。

（4）重视大体积混凝土的养护工作，采取相应的控制措施确保混凝土降温平缓，确保混凝土结构的内外温差始终在合理的范围内，进而避免降温过快而造成裂缝的产生。对于楼地面的大体积混凝土，在养护过程中需要对其温度变化进行监测，一旦发现异常就要立即采取措施。通常来说，楼地面混凝土一般养护不少于7d，主要采用浇水的湿养方式，对于无法浇水的楼地面，可以采用覆盖草袋、塑料膜以及土工织物等材料进行养护。

（5）合理使用减水剂等添加剂，在泵送混凝土中加入适量的泵送剂和缓凝剂，在冬季施工过程中加入早强剂，加快混凝土结构强度的形成速度，以满足温度较低的施工环境要求。

2.2 施工材料

水泥作为大体积混凝土的重要组成部分，其对于裂缝的产生具有非常重要的影响，这就需要结合施工裂缝预防的需求选择水化热较低的水泥。例如，粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，并且还要对配合比进行严格的控制，在保障结构强度满足要求的前提下，加上引气剂或者塑化剂，降低水泥用量，进而从根本上减少水泥水化过程中所产生的热量。

2.3 加强施工环境管理

施工现场环境对大体积混凝土施工裂缝所造成的影响不容小觑，这就需要加强施工现场的环境管理工作，尤其是要重点关注天气的变化情况，避免将混凝土浇筑施工设置于恶劣的天气中进行。首先，混凝土浇筑最好避开雨天，当遇到节点事件需要连续施工时，就要采取相应的防雨措施，防止雨水流入混凝土中，而影响混凝土的配比；其次，需要避免高温时进行混凝土浇筑，并且还要减少混凝土的生产、运输和浇筑环节时间，避免混凝土提前发生初凝，而造成裂缝的产生；最后，混凝土浇筑应该尽可能避免冬季施工，若在冬季施工时，需要编制专项方案，并采取有效的保温措施，并设置专人对混凝土凝固过程中的温度变化进行实时的检测，一旦发现异常情况则需要立即采取应对措施，保障混凝土始终处于适宜的温度范围。

2.4 浇筑与拆模

在大体积混凝土的施工过程中，需要重视时间的科学合理控制，尤其是要避开温度较高的时间，尽可能降低混凝土的入模温度。在温度较高的夏季进行大体积混凝土施工时，最好将施工时间安排在温度较低的夜间，进而为大体积混凝土施工的顺利进行提供可靠保障。

为了能够及时排出水泥水化反应过程中所释放的热量，对于厚度较大的大体积混凝土需要采用分层或者推移连续浇筑的方式进行施工，避免热量的大量聚集，保障浇筑温度的均匀性，从根本上避免裂缝的产生。在浇筑混凝土的过程中，需要充分结合振捣器深度和混凝土自身的和易性对摊铺厚度进行科学合理的设计，避免摊铺厚度过大影响混凝土的散热，并且两次浇筑之间的间隔要尽可能短，确保整个浇筑施工在混凝土发生初凝之前完成，一旦浇筑间隔超过初凝时间，就要对混凝土层面采取施工缝方法进行处理。

浇筑混凝土的过程中要进行充分的振捣，以混凝土表面泛浆为准，确保振捣密实。同时，还要做好振捣间距的有效控制，将其始终控制在振捣力波范围重叠1/2 的位置处，进而才能实现良好的振捣。完成混凝土浇筑施工后，要对混凝土表面立即进行压实与抹平，避免表面裂缝的出现，对于纵向施工缝的出现也具有一定的抑制作用，为混凝土抗剪性能的提升建立良好基础，也保障了混凝土结构的完整。此外，还要重视混凝土表面泌水的有效处理，及时清理过多的泌水，避免表面混凝土受到浸泡，混凝土的拆模时间需要根据现场实际的养护温度进行科学合理的设定，当混凝土结构的内外温差不超过20℃时就能进行拆模施工。

完成混凝土的浇筑施工后，由于其表面具有良好的散热条件，其散热速度远远超过混凝土的内部结构，这就会在大体积混凝土结构的内外之间形成一定的温度差。混凝土的内部结构在约束的作用下会出现一定的拉应力，但是该应力一般较小，通常来说不会超过混凝土结构的抗拉强度，也就不会在混凝土结构上形成裂缝。但是如果混凝土受到外界冷空气的影响，或者通风散热效果较好，就会导致混凝土表面的温度降低过大，也就会间接增大混凝土结构的内外温差，进而造成裂缝的出现。

2.5 通水冷却

在温度较高的夏季进行大体积混凝土施工时，需要在前期施工时埋设专用的冷却水管道，通过水循环的方式将混凝土内部的热量及时排出，进而将温差控制在合理的范围内。通冷水作为一种简单直接的降温方式，被广泛的应用于大体积混凝土的降温过程中，但是需要对通水时间进行科学合理的设计，避免进行长时间的通水。若进行过长时间的通水，就会造成降温幅度过大而引起较大的温度变化与温度应力，这就会对大体积混凝土的浇筑施工质量造成不利影响。

在进行冷却管的布置过程中，需要结合混凝土的结构对冷却管每层的间距和水平间距进行科学合理的设计。当前常用的冷却水管一般为外径40mm，壁厚2.5mm 的钢管。通常来说，冷却管一般采用立体布置的方式，每一层还要设置独立的进水口和出水口，在底板上设置2 层循环水管，循环水管之间的水平距离控制在2m 为宜，距边缘位置处也以2m 为宜。为了对冷却管进行有效的支撑，可以设置一定数量的钢筋骨架，并采用焊接的方式进行固定，确保骨架始终处于稳固的状态。完成冷却管的安装之后，需要进行通水试验检测，将冷却水管的进出管口与循环水泵进行有效的连接，检查冷却管是否存在堵管和漏水问题，一旦发现问题需要立即进行处理，应拧紧接头并用防水胶带进行封堵，确保管道连接头密封完好，注水时管道通畅，保障冷却水管的正常运行。

为了对冷却水的通水时间和温度进行充分的分析，掌握大体积混凝土温度变化规律与材料带来的温度影响，这就需要对大体积混凝土进行测温操作。首先是测点的布置，需要沿着混凝土的浇筑高度在表面、中部以及底部位置处进行布置，温度传感器连接相应的温度采集模块，一般来说，每个温度采集模块需要连接8 个传感器；其次，测温时间间隔一般设置为2 ～4h 一次，同时还要对周围环境温度进行测量记录；最后，为了分析测试元件表面温度与混凝土深度之间的存在的关系，需要对所有相关的测试元件进行编号分类。现场技术人员通过对测量数据进行系统全面的分析，就能将其用于大体积混凝土的温度控制工作过程中。若测量过程中发现温度差超过20℃，需要立即采取有效的控制措施避免温度差的进一步扩大。

2.6 混凝土养护施工

在大体积混凝土的养护过程中，同样需要采取有效的降温措施，避免混凝土裂缝的产生。完成大体积混凝土的浇筑施工后，需要立即采取湿养护工作。一般来说，大体积混凝土的养护施工需要在浇筑完成后的12 ～18h 开始，具体的开始时间需要结合现场的实际情况确定，进行连续养护的时间不得少于14d。混凝土的养护施工需要严格按照国家相关标准规范的要求开展，将混凝土浇筑块的内外温差控制在合理的范围内，确保其能够满足混凝土的基本指标要求。大体积混凝土具体的养护时间需要按照温度应力设定，该应力大小不是固定的，而是处于一种不断变化的状态，通常养护时长不少于15d。

2.7 做好大体积混凝土施工的过程控制

在大体积混凝土的浇筑施工过程中，为了做好施工裂缝的有效控制，这就需要对施工控制过程和关键点进行充分的明确，尤其是要结合施工现场的特点，做好施工裂缝调控要素的系统全面分析，将主要精力聚集于大体积混凝土施工的关键位置，实现混凝土施工的统筹规划、合理安排。一方面对施工图纸进行深入的分析，明确其中需要进行重点关注的施工控制要点，例如，施工图中的关键数据、设计结构的合理性；另一方面还需要重视大体积混凝土施工控制工作的全面分析，结合现场的施工条件，设置若干个质量控制点，确保混凝土浇筑施工的顺利实施。在进行大体积混凝土浇筑的过程中，施工技术人员需要严格按照施工方案的要求进行各项施工措施，对混凝土施工设计参数和各个部分的质量控制要点进行系统全面的分析，确保其能够满足现场混凝土的浇筑需求，为大体积混凝土的浇筑质量提供可靠保障，避免施工裂缝的形成。

2.8 大体积混凝土裂缝的处理措施

为了改善大体积混凝土的施工裂缝，降低其对建筑工程结构所造成的不利影响，对于不同形式的裂缝，需要采取的处理措施如下所示：

（1）在大体积混凝土完成终凝之前形成的裂缝，采取抹压就能对其进行有效处理；终凝后产生的裂缝，由于大体积混凝土已经完全凝固，无法对其进行抹压，而需要待其充分干燥后，在裂缝位置处灌注一定量的环氧浆液进行填充处理，尽可能缩小裂缝范围，避免其进一步延伸扩大。

（2）对于较大的裂缝，技术人员则需要结合现场大体积混凝土的工作强度需求，制定相应的补强加固措施，确保裂缝位置处的混凝土强度能够满足现场安全运行的需求，主要是采用表面修补或材料填充的方式，具体需要结合现场进行选择。

结语：

总而言之，随着建筑业的不断发展，大体积混凝土在建筑施工过程中获得了非常广泛的应用，在一定程度上促进了建筑施工水平的不断提高。但是在大体积混凝土的施工过程中，往往会受到多种不利于因素的影响，这就可能导致裂缝的出现，进而影响到大体积混凝土的施工质量。因此，为了确保大体积混凝土的施工质量符合施工合同和国家相关标准规范的要求，这就需要结合其施工特点，对其施工裂缝的形成原因进行比较深入的分析，在此基础上，采取有效的降温措施，避免混凝土出现异常温度，将其温度始终控制在合理的范围内，避免大体积混凝土内外出现过大的温度差，为混凝土的施工质量提供可靠保障，进而为施工企业带来良好的经济效益，推动企业的可持续发展。