建筑施工过程中混凝土裂缝产生的原因及防治措施

何 源

（纳雍县住房和城乡建设局， 贵州 纳雍 553300）

0 引言

随着城镇化进程的加快和经济的飞速发展，建筑施工行业得到了空前的繁荣。混凝土作为建筑工程不可或缺的基础材料，以其优异的综合性能和施工方便性，被广泛用于各式各样的建筑结构中[1]。然而，在建筑施工过程中，混凝土裂缝问题时常发生，这不仅影响建筑的美观性和使用功能，更重要的是可能对建筑形成安全隐患。因此，研究混凝土裂缝产生的原因及其防治技术具有重要的现实价值。

1 建筑施工过程中混凝土裂缝产生的原因

在建筑施工过程中，混凝土裂缝的产生是一个普遍且复杂的问题，混凝土裂缝的产生可能与材料、施工和环境等因素有关。

1.1 材料因素

混凝土裂缝产生的材料因素主要有水泥品种和质量、骨料的粒径和级配、外加剂和掺合料等。其中，水泥是混凝土的主要成分之一，其品种和质量对混凝土的性能和强度有重要影响。不同品种的水泥具有不同的化学成分和物理性质，如收缩性、水化热等，这些性质的变化会导致混凝土产生裂缝。骨料是混凝土的另一个重要成分，它能够提供强度和稳定性。骨料的粒径和级配对混凝土的性能有很大的影响。如果骨料的粒径过小或级配不良，会导致混凝土的收缩增加，从而产生裂缝。外加剂和掺合料是混凝土中常用的辅助材料，它们能够改善混凝土的性能。但如果使用不当或过量使用，会导致混凝土的化学反应异常，从而产生裂缝。

1.2 施工因素

混凝土裂缝产生的施工因素主要有施工工艺流程、混凝土的浇筑、振捣和养护、拆模时间和拆模方式等。其中，施工工艺流程是影响混凝土裂缝的重要因素之一。不合理的施工工艺流程会导致混凝土的成型质量不稳定，从而产生裂缝。例如，浇筑速度过快、振捣不足等都会导致混凝土产生裂缝。混凝土的浇筑、振捣和养护是影响混凝土裂缝的重要环节之一。如果这些环节处理不当，会导致混凝土的密实度和强度不足，从而产生裂缝。例如，浇筑温度过高、养护时间不足等都会导致混凝土产生裂缝。拆模对混凝土裂缝也有重要影响，如果拆模时间和拆模方式不当，会导致混凝土的表面出现大量裂缝。

1.3 环境因素

混凝土裂缝产生的环境因素主要有温度变化、冻融循环、荷载变化等。温度变化是影响混凝土裂缝的重要因素之一。温度变化会导致混凝土的热胀冷缩，从而产生温度裂缝。例如，夏季高温、冬季低温等都会导致混凝土产生温度裂缝。在寒冷地区，冻融循环也是混凝土裂缝产生的一个重要因素。反复的冻融循环会导致混凝土内部的冰冻和融化，从而产生冻融裂缝。这种裂缝通常表现为表面裂纹、局部剥落等现象。荷载变化是混凝土结构裂缝产生的主要因素之一。在施工和使用过程中，混凝土结构会受到各种荷载的作用，如果荷载过大或分布不均，会导致混凝土的受力不均，从而产生荷载变形裂缝。

2 建筑施工混凝土裂缝防治技术

基于不同因素对裂缝产生的影响分析，得出建筑施工混凝土裂缝的检测和防治基本流程，见图1所示。

图1 混凝土裂缝的检测和防治流程示意图

2.1 材料选择与优化

（1）水泥品种和质量的优化。在选择水泥时，应考虑其品种、质量以及与混凝土配合比设计的适应性。对于一些特殊工程或重要部位，可采用低水化热水泥或高强度水泥，以增加混凝土的抗裂性能。在水泥用量方面，对于强度普通的混凝土的水泥用量应控制在270～450kg∕m3之间，高强度混凝土的水泥用量应控制＜550kg∕m3[2]。

（2）骨料粒径和级配的优化。在选择骨料时，考虑其粒径和级配的合理性。对于大体积混凝土或需要较高强度的工程，选用较大粒径和良好级配的骨料，骨料比优先采用5～40mm。同时，避免使用含有泥、有机质等有害物质的骨料，确保混凝土的质量和强度。

（3）外加剂和掺合料的优化。在选择和使用外加剂和掺合料时，应根据工程实际情况和设计要求进行合理配比，其中水胶比应＜0.6。对于外加剂，应选用质量稳定、效果显著的正规厂家产品。对于掺合料，应考虑其对混凝土强度、耐久性等方面的改善作用，如粉煤灰、矿渣粉等。

2.2 施工工艺改进与优化

（1）施工工艺流程的优化。在施工过程中，优化施工顺序和环节，降低混凝土内外温差，减少收缩和徐变。在施工中，可采用分层或分块浇筑的方法，以降低混凝土的内外温差和收缩应力。

（2）混凝土的浇筑、振捣优化。在浇筑时，控制浇筑速度，过快将使混凝土温度过高；振捣时选用合适的振捣设备和技术参数，确保振捣密实；养护时间应足够长且期间应保持适宜的温度和湿度条件，以减少收缩和徐变[3]。此外，当气温低于25℃时，搅拌、运输、浇筑入模的总时间应小于90min，当气温高于25℃时，搅拌、运输、浇筑入模的总时间应小于60min[4]。

（3）拆模时间及方式的优化。在拆模前，应进行混凝土强度和弹性模量的检测，确保其达到设计要求。同时，应控制拆模时间和顺序，避免过早或过晚的拆卸导致混凝土开裂。底模拆除对混凝土强度的具体要求[5]如表1所示。

表1 底模拆除对混凝土强度的要求

2.3 环境因素控制与应对

（1）温度变化监测。在施工过程中，加强对混凝土温度的监测和控制。通过采用温度监测设备对混凝土内部和表面的温度进行实时监测和调控。在高温季节或寒冷季节施工时，应采取相应的遮阳、保温等措施，以降低混凝土的温差和收缩应力。

（2）冻融循环的优化。在寒冷地区，施工过程中制定相应的预防和补救措施。如，在混凝土中添加防冻剂、降低水灰比、增加引气剂等措施来提高混凝土的抗冻性能。

（3）荷载变化精确计算。在设计和施工过程中，对荷载变化进行精确计算和合理安排，通过采用有限元分析、结构优化等措施，对结构进行受力分析和设计优化，以降低荷载对混凝土结构的影响。同时，在施工过程中，应合理安排施工顺序和施工荷载，避免对混凝土结构造成过大的应力集中或扭曲变形。

3 建筑施工过程中混凝土裂缝防治技术措施的应用

3.1 项目概况

贵州地区某建筑工程总建筑面积77410m2，建筑总高度96m，地上26层，地下1层，建筑设计年限为50年，该建筑采用钢筋混凝土框架结构，基础形式为桩基承台，是一座集办公、会议、接待等于一体的综合性大楼。由于该建筑对结构强度和耐久性的要求较高，施工过程中必须采取有效的混凝土裂缝防治技术措施，以确保建筑的质量和安全性。

3.2 混凝土裂缝防治技术措施

3.2.1 施工工艺的改进与优化

（1）分层或分块浇筑：根据实际情况，该项目采用了“分段放坡、薄层浇筑、循序渐进”的浇筑方法。

（2）控制浇筑速度：根据实际情况，该项目将浇筑速度控制在15m3∕h以内。

（3）加强振捣：该项目采用高频振捣器进行振捣，并控制振捣时间在15～20s之间。

（4）及时养护：该项目采用塑料薄膜覆盖和洒水养护相结合的方法，保持混凝土表面的湿润度。同时，根据实际情况，对一些关键部位进行特殊的养护措施。

通过施工工艺改进与优化，该项目的混凝土质量得到了显著提高，裂缝得到了有效控制。具体数据如表2所示。

表2 施工工艺改进前后混凝土裂缝数量对比

3.2.2 温度因素控制与应对

为了确保混凝土在适宜温度下进行水化过程，防止混凝土因温度过高造成的温度应力增加和可能引发的有害裂缝生成，该项目经过优化设计后在混凝土中加入缓凝剂，并利用仪器对混凝土的温度进行监控。为更精确地监测混凝土温度，该工程采用HC-TW20型电子测温仪测量混凝土温度，该仪器的测温范围为-30～130℃之间；误差为±0.3℃；工作环境温度为-20～80℃；仪器体积为190mm×110mm×60mm；最高可测24个点位。

从完成浇筑后开始对混凝土温度进行监测10d，并对上中下三个层面的温度进行数据对比，具体数据如图2所示。从图2可以得出，混凝土中心温度上升最快，这是因为前期水化热大量放热造成的，按照理论推算，中心温度应在龄期为5d时达到温度峰值，但是实际却在龄期为6d时达到峰值，由此可以看出缓凝剂在混凝土中起到了推迟温峰时间的作用；同时可以得出，环境温度直接影响混凝土表面温度的下降速度；混凝土底面温度的变化速度最慢。经过对混凝土的温度控制，在混凝土养护阶段出现的表面裂纹最宽仅为0.2mm，从现有施工质量来看，该工程采用的温度裂缝控制措施是可靠的。

图2 大气温度、入模温度及混凝土温度对比分析图

4 结束语

本文对建筑施工过程中混凝土裂缝产生机制及防治技术进行研究，得出混凝土裂缝的产生因素包括材料、施工和环境等因素，并提出了相应的防治措施。具体结论如下：

（1）混凝土在浇筑过程中通过施工工艺的优化和改进，混凝土裂缝数量由未优化施工工艺的20条缩减至5条，裂缝率由原来的1.5%缩减至0.3%，可以有效地减少混凝土裂缝的数量，为后续混凝土裂缝控制提供了实例依据；

（2）混凝土在浇筑过程中，为了保证减少温度裂缝的产生，可在混凝土中加入缓凝剂，并对加入缓凝剂后的混凝土温度进行监控，在混凝土中加入缓凝剂后有效推迟混凝土温度峰值，使混凝土凝固时裂缝宽度仅有0.2mm，有效地减少了混凝土裂缝的产生。