建筑工程施工大体积混凝土裂缝防治措施探究
时间：2023-01-21 21:10:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
姚燕飞
（中铁十五局集团路桥建设有限公司，江苏 南京 210031）
混凝土作为建筑工程建设中的原料之一，混凝土与钢结构框架进行契合，形成较为完整的建筑架构，其中，混凝土质量性能也直接影响工程建设质量。但是从工程建设角度看，部分混凝土工程存在严重的裂缝问题，降低建筑结构的内应力，如未能及时解决，将产生严重的建筑病害，削减建筑结构的抗震能力，严重情况需要整体返工，加大成本投入。对此，工程建设期间，应结合不同原料组成、建筑施工工序、材料干扰因素等，加强对混凝土裂缝问题的防治，全面提高工程建设质量。文章针对建筑工程施工大体积混凝土裂缝防治措施进行探讨，仅供参考。
1.1 混凝土裂缝施工因素的干预
科学、合理的施工方法是保证混凝土结构稳定的前提所在，但是现有大体积混凝土施工中，由施工手段、施工技术引发的问题屡见不鲜。究其主要原因，由于工程施工人员并不具备相对应的施工专业性，导致前期图纸文件与中期现场施工不契合的问题。例如，混凝土原料配比过程中，水灰比存在误差，造成混凝土的塌落度失衡，引发后期凝合过程中的裂缝问题；
大体积混凝土浇筑与振捣环节，未能将振捣工具下沉到一定位置，造成混凝土内部存在缝隙问题；
混凝土浇筑以后，未对混凝土结构进行养护处理，极易在温度、湿度的影响下产生结构收缩现象。
1.2 混凝土裂缝应力因素的干扰
混凝土结构应力是影响混凝土稳定性的直接因素，待混凝土浇筑完毕以后，混凝土结构凝合期间，物理状态发生改变，此时混凝土内部应力也摆脱流体力学属性，而是在材料分子以及外部环境的作用下，形成高强度、高硬度的固态混凝土。此过程中，内部荷载效果将产生较为严重的应力问题，此类结构内应力的干扰大多来自化学收缩、干燥收引发的抗压值、抗拉值徐变，当混凝土材料之间的粘合力低于混凝土凝合期间产生的结构内应力时，将存在结构裂缝，降低混凝土的承载力。
1.3 混凝土裂缝材料因素的干扰
混凝土主要是指胶凝材料与砂石、水等物质按照一定比例掺和搅拌，形成混凝土泥浆，为后期现场浇筑提供基础材料。混凝土材料的等级是在硬化以后，按照抗压强度界定的，大体分为14个等级，期间，材料等级是由材料配比决定的。混凝土裂缝材料因素的干扰点，主要体现在材料核验不精准，例如，原材料存在以次充好现象，材料配比存在误差现象等，均可能造成凝合后的混凝土存在严重裂缝问题，达不到等级强度。
1.4 混凝土裂缝干燥因素的干扰
大体积混凝土在凝固过程中，内部水分在凝合高温的作用下将被大量蒸发，无论内部，还是外部，水体流失，将造成混凝土结构失水现象。当混凝土内部水分降到临界点时，混凝土材料将产生结构压缩，令混凝土内部呈现开裂问题，降低混凝土结构的荷载力。
1.5 混凝土裂缝温度因素的干扰
我国《大体积混凝土施工标准》规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸应大于1 m。当下，建筑工程结构中通常会使用大体积混凝土施工方法。但是混凝土大体积特性，间接削减混凝土的表面系数，混凝土内部材料水化期间产生的热量具有集中性，短时间内将因为内外温差问题，引发裂缝。特别是在温度相对较低的环境中施工时，温差现象加大，可能令混凝土体积存在较多的裂缝点，增加修复难度。
大体积混凝土一般是指混凝土事物尺寸不低于1 m，此类结构属性，令混凝土浇筑施工期间，产生诸多干扰因素，整体把控难度相对较大。对此，工程施工防治期间，应从不同方面，分析裂缝成因，并采取相对应的控制举措，规避混凝土裂缝问题。
2.1 科学性配比材料
材料作为混凝土的基础组成，不同材料的配比度决定在内外界干扰因素下产生的干扰问题。一方面，应对材料选取方面进行控制。考虑到混凝土在凝合期间产生的集中水化热问题，加大外部降温难度。但是从结构机理角度看，可通过材料属性的界定，增加建筑混凝土的结构强度，提高结构抗性，这样可增加混凝土结构的抗热与抗压性，降低结构损毁度。此过程中，技术人员可按照工程施工基准，精确测量混凝土材料的基础属性，通过实验比对，分析不同材料在施工期间呈现的变化值。同时，材料核验期间，应严格控制入场材料质量，如果发现材料不达标，应立即更换处理，降低混凝土裂缝问题。
另一方面，应对材料配比方面进行控制。首先，骨料选择方面。粗骨料粒径在5~30 mm之间的碎石，卵石则可选取5~40 mm的碎石，尽可能降低混凝土体积的收缩度。细骨料粒径的粗细比值应高于2.5，内部需要掺杂粉煤灰。此外，应对骨质内部的泥和相关杂质进行控制，增强混凝土结构的抗裂性能。其次，水泥种类选择方面。水泥种类应当以水化学含量较低、凝合时限长的材料为主，例如硅酸盐、矿渣水泥等，其具备较强的抗高低温性，降低混凝土凝合期间的热量聚集问题。最后，外掺合料选择方面。由于大体积混凝土施工的特殊性，结构凝合时间相对较长，外掺合料也应尽量选取具有减水性能与缓凝性能的添加剂，缩短水泥凝合时间，增加混凝土结构强度。
2.2 浇筑环节的控制
明确混凝土浇筑工序：准备工作→安装固定模板→绑扎钢筋→布置测温管→原材料计量→混凝土拌合→运输泵送→分层浇筑→振捣→表面压抹→保湿覆盖→保温养护→测温→观察记录→高温临界→降低温差→养护正常→到期拆模→检查→缺陷处理→交工检验。
大体积混凝土浇筑施工控制：从基础施工角度看，为保证工程建设质量及进度，需进行连续化施工处理。对此，应与信誉度较高的供应商进行合作，混凝土的含砂率维系在40%上下，初凝时间应在8 h之内。混凝土浇筑期间，可利用泵车停留时长减少内外部的温差值，混凝土大面积浇筑的落体高度应低于2 m，如果受限于施工限制超出2 m，则需要接入套筒，防止混凝土浇筑分离问题。在浇筑过程中，应采取逐层推进的模式，当底部施工完毕，应进行振捣处理，待上部浇筑之后，需进行混合振捣处理，避免出现混凝土裂缝的问题。如果存在连续性的施工需求时，则应进行分块施工处理，期间，保证各施工块之间的平行性，当需要断开施工时，标定处理应在合理范畴内。
2.3 混凝土散热处理
大体积混凝土结构散热处理中，主要采用保温、外蓄、机理分散予以控制。第一，待混凝土施工中，可在管道内部进行水冷处理，此过程中应针对水体流量进行限制，例如入口温度、出口温度等，通过流体水吸收混凝土的热量。期间，为保证持续性施工的稳定性，应进行试验处理，连续通水10天，检测入水口、出水口的温度是否一致，如果不一致，需进行水流速度的调整，直到两者温度一致，才表明试验结果的准确性。通水期间，应保证水体温度值的均衡性。第二，利用外蓄水降低混凝土温度值。此类养护工序大多是采用自来水进行浇灌，但是市政供水温度值与混凝土发热时候的温度值相差约为20 ℃，为延缓温度温差问题，需对水体流量进行检测处理，在不同水体流通接口安装调节阀门，且在通水前期进行预测，避免水体连接处存在漏水现象。第三，在内部预埋冷却管，利用水循环带走混凝土内部热量，同时，可在混凝土表面敷设草席、塑料薄膜等，防止出现水体过度蒸发的现象。混凝土结构内外表面温差应在25 ℃以内，确保实现均匀降温的效果。
2.4 大体积混凝土温控处理
温度控制主要是针对混凝土内部结构起到温度抑制，确保在不同施工场景下，混凝土内部温度值不会因为温差过大产生裂缝问题。第一，保温处理中，工作人员应定期监测混凝土结构的温度值，期间，需在内部环境与外部环境同时布设监控点，确保各类信息可真实映射混凝土的温差值，查找混凝土硬化期间存在的异常现象。第二，预埋管体选用较粗的PVC管。实际使用中，将PVC管的下端进行封堵处理，且管体与测温管体应维系垂直状态，确保温度监测的持续性。第三，温度值变化的精细分析。温度值测量期间，一天监测昼夜温度，如果内部温度值与外部温度值之间的差值大于25 ℃时，则应加大保温力度，避免因温度差过大引发的混凝土裂缝问题。
3.1 工程概况
本项目为长兴县新建地下隧道工程，结构总长度为672 m，采用矿山法暗挖施工，结构主体为拱墙结构，采用贴壁式衬砌。该隧道工程施工周期较长，隧道衬砌工艺相对繁琐，工程施工中需要结合不同施工限制点予以控制，确保工程建设的持续性。隧道工程中部分混凝土施工工艺采用的是大体积混凝土施工方法，受到内外部环境因素的影响，极易产生混凝土裂缝问题，降低混凝土结构应力。对此，应选取相对应的施工技术工艺、施工材料等，降低混凝土结构裂缝问题的产生概率。
3.2 原材料选用方面
利用混凝土浇筑道路底板时，选取K425型矿渣硅酸盐水泥，此种类水泥具有地水化热优势，在后期硬化凝合期间，降低热量聚集度，增强结构强度。第一，低水化热的矿渣硅酸盐水泥在后期可对混凝土结构内外温差起到协调作用，特别是在低温条件下，可加快混凝土结构的凝结速率。待水泥入场以后，需进行专业标识，并做好相应的存储工作，如果存在受潮失效问题时，应立即更换材料。第二，砂石符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法 JGJ56 一 97》标准。第三，碎石粒径控制在5~28.5 mm，碎石泥及杂质含量应小于总量的1%。第四，混凝土施工过程中的工程水应控制水质，选取市政供水，防止水中杂质过多，引发材料的化学或物理反应。第五，添加剂选取时，可添加适量混凝土催凝剂，加速混凝土结构的凝合效率。
3.3 混凝土配比
考虑到工程施工中的环境影响因素，为规避混凝土凝合或使用过程中的裂缝产生概率，应按照混凝土等级强度及使用环境，严格控制配比，做到材料平衡配比，提高混凝土结构的稳定性。期间，应对混凝土材料的配比进行试验，如表1所示，为C40混凝土配比。
表1 C40混凝土配比数据
3.4 混凝土施工控制
第一，混凝土搅拌与运输中，应保证原材料塌落度符合工程建设基准，且拌和期间不得存在混凝土离析现象，做到均匀拌和处理。此外，考虑到拌和地点与施工地点之间消耗的时间问题，则应适当调整工程水用量，防止运输时间过长引发的混凝土过干现象。第二，混凝土浇筑。浇筑前期应对施工现场进行清洁处理，部分具有一定要求的环节，必须做到一次成型，避免出现中断，如果施工期间遇到降雨问题，则应随浇随盖。第三，混凝土振捣环节。应按照施工面积合理布设振捣装置的施工点，且应合理控制振捣装置的插入深度，避免对内部钢筋产生碰撞。第四，混凝土养护环节。浇筑完成之后需等混凝土达到设计强度的 70%方可拆模，如要在上面进行作业，则必须待混凝土强度达到一定强度才可以。拆除模板和撤除保温层时，需确认外界温度高于5 ℃时才可进行。否则混凝土容易受冻影响混凝土的强度。同时，在完成拆模工序后，应进行表面检测处理，确保外表面无裂缝。
综上所述，建筑工程大体积混凝土施工期间极易产生裂缝问题，影响工程建设质量。对此，应加强分析混凝土裂缝的产生动因，结合施工技术工艺、施工材料等，建立健全施工规划体系，做到全过程管控、全方位防治的效果，提高工程建设质量。
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