高建峰

摘 要：結(jié)合沙特阿拉伯一建筑工程實(shí)例，分析沙漠地區(qū)建筑工程出現(xiàn)混凝土裂縫的原因及形成機(jī)理。分析結(jié)果表明，在混凝土裂縫的產(chǎn)生過(guò)程中既有混凝土材料的影響，也有施工過(guò)程中澆筑、養(yǎng)護(hù)等施工因素的影響。結(jié)合混凝土裂縫成因機(jī)理，提出相應(yīng)的控制和預(yù)防措施，并在實(shí)際運(yùn)用中取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：沙漠地區(qū)；混凝土裂縫；成因分析；預(yù)防措施

1 引言

建筑工程混凝土裂縫一直是困擾現(xiàn)場(chǎng)施工的行業(yè)難題，裂縫的出現(xiàn)給混凝土結(jié)構(gòu)安全和耐久性帶來(lái)危害。在沙漠地區(qū)惡劣的條件下，混凝土更加容易出現(xiàn)裂縫，如不妥善處理，極易引起混凝土保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕，混凝土耐久性降低，嚴(yán)重的甚至?xí)绊懼黧w結(jié)構(gòu)安全。本文結(jié)合沙漠地區(qū)建筑工程實(shí)例，分析在沙漠環(huán)境下混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和影響因素，并探討對(duì)應(yīng)的控制措施，以期對(duì)沙漠地區(qū)類似工程施工提供借鑒。

2 工程實(shí)例

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，排除了裂縫是由基礎(chǔ)沉降所造成的混凝土質(zhì)量事故。但裂縫的存在，使得混凝土外表觀感差，業(yè)主和監(jiān)理對(duì)此很不滿意，要求盡快改善。

3 裂縫成因分析

要控制混凝土裂縫，必須首先理清裂縫的形成機(jī)理及影響因素。據(jù)此才能找出控制重點(diǎn)，制訂有效的防治措施。我們?cè)陂_(kāi)始施工的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)，每區(qū)隨機(jī)抽取10處裂縫作為樣本，從原材料質(zhì)量到其性能作用，以及施工工藝等幾方面來(lái)綜合分析裂縫形成原因。

3.1 原材料質(zhì)量（混凝土配料）的影響

當(dāng)?shù)厮嘀饕且M(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)，規(guī)模小，出廠水泥質(zhì)量不穩(wěn)定。如果水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)，會(huì)影響水泥的安定性，引起混凝土開(kāi)裂。如果拌合過(guò)程中配料不精準(zhǔn)，集料顆粒級(jí)配不良，或出現(xiàn)水灰比過(guò)大等情況[1]，混凝土收縮增大，出現(xiàn)裂縫。粗骨料泥沙含量大，或材質(zhì)不達(dá)標(biāo)，也會(huì)直接削弱混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，引起混凝土開(kāi)裂。

3.2 材料性能（作用）影響

3.2.1 塑性收縮

工程所在地區(qū)年平均氣溫為32℃，夏季最高達(dá)46℃，且氣流變化較大，大風(fēng)天氣較多，容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。這種裂縫通常發(fā)生在混凝土凝結(jié)之前[2]，因混凝土表面失水較快而形成，多呈中間寬、兩端細(xì)，互不連貫狀態(tài)。較短的一般長(zhǎng)20～30cm，較長(zhǎng)的可達(dá)2～3 m，縫寬1～5mm。

3.2.2 干縮裂縫

這類裂縫多發(fā)生在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或澆筑完畢后的一周左右。由于受外部條件的影響，混凝土表面水分損失過(guò)快，變形較大，而內(nèi)部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，形成較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫[3]。沙漠地區(qū)晝夜溫差大，更易產(chǎn)生此類裂縫。

3.2.3 溫度裂縫

在混凝土硬化過(guò)程中，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣形成內(nèi)外較大的溫差，造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，形成表面裂縫[4]。沙漠地區(qū)白天持續(xù)高溫，夜晚降溫明顯，顯然助長(zhǎng)了這種趨勢(shì)。

3.2.4 化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫

混凝土集料中若摻入過(guò)量的堿性料，堿離子與某些活性骨料（如硅石）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，局部體積增大，嚴(yán)重的會(huì)造成混凝土酥松，或膨脹開(kāi)裂。拌合水或外加劑中氯離子超標(biāo)，會(huì)造成鋼筋銹蝕，降低混凝土握裹力，引發(fā)混凝土裂縫出現(xiàn)。這兩類是結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。

3.3 施工工藝影響

3.3.1 混凝土拌合、輸送不當(dāng)

本工程為業(yè)主指定混凝土拌合站。采用電腦配料，砼運(yùn)輸車(chē)邊拌合邊運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)方式?；炷涟韬唾|(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生泌水離析。澆筑中泵送速度控制不當(dāng)，也會(huì)降低混凝土性能，在澆筑后產(chǎn)生裂縫。

3.3.2 混凝土振搗不當(dāng)

振搗棒操作不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗抽撤過(guò)快，或振搗中擾動(dòng)鋼筋籠，會(huì)降低鋼筋與混凝土的握裹作用，影響混凝土的均勻性與密實(shí)性。

3.3.3 澆注天氣選擇不當(dāng)

如不注意選擇合適澆筑天氣，在高溫下混凝土表面蒸發(fā)很快，而混凝土內(nèi)部水化熱高，在澆筑后數(shù)小時(shí)混凝土仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

3.3.4 鋼筋、模板施工不當(dāng)

鋼筋表面銹蝕或污染未妥當(dāng)處理，或者在混凝土澆注過(guò)程中鋼筋籠受到擾動(dòng)而移位，使混凝土保護(hù)層變小，都會(huì)影響鋼筋與混凝土的握裹咬合力，容易形成裂縫。另外，模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、過(guò)早拆模、拆模不當(dāng)?shù)榷加锌赡芤鸹炷灵_(kāi)裂。

3.3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)可改善混凝土的水化反應(yīng)速度?，F(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位（無(wú)麻草覆蓋等），養(yǎng)護(hù)時(shí)間間隔長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短都會(huì)造成混凝土脫水，引發(fā)收縮裂縫。

根據(jù)上述不同成因形成的裂縫在尺寸形狀和發(fā)生部位上的差異，我們將抽取的裂縫樣本按材料因素（包括材料質(zhì)量及性能作用）影響和施工工藝因素影響兩種類型進(jìn)行了歸類分析。結(jié)果如表1所示。

分析結(jié)果表明，由于采用商品混凝土，原材料質(zhì)量基本能得到保證，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防和改善混凝土裂縫的工作重點(diǎn)應(yīng)放在施工工藝控制上。

4 控制和預(yù)防措施

4.1 加強(qiáng)原材料質(zhì)量監(jiān)控

做好商品混凝土拌合站的質(zhì)量監(jiān)督工作。重點(diǎn)把握幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：進(jìn)場(chǎng)水泥分批次進(jìn)行強(qiáng)度和安定性復(fù)測(cè)，不合格的杜絕使用；盡量使用中低水化熱水泥（如火山灰水泥）；根據(jù)拌合站到作業(yè)區(qū)的距離，確定合適的水灰比（控制在0.4-0.45）；使用合格砂子，不得直接使用沙漠采集的砂子；粗骨料要控制石粉含量，如超標(biāo)必須進(jìn)行過(guò)水沖洗。

4.2 制訂合理的澆注方案

工程所在地建筑施工機(jī)械化程度較高，混凝土普遍采用泵車(chē)泵送澆注。由于泵送砼沖擊力較大，建筑主體結(jié)構(gòu)（如梁板）宜采用趕澆法。具體做法：由板面一端開(kāi)始先澆筑梁體，根據(jù)梁高分層成階梯狀澆筑（控制在30cm一層）；當(dāng)混凝土澆至板底位置時(shí)再與板的混凝土一起澆筑；充分利用混凝土的流塑性并不斷往前推進(jìn)，直至澆完整個(gè)梁板。工藝流程如圖3所示。

柱體混凝土宜采用分層分段法澆筑。一是保證混凝土振搗能充分到位，二是減小泵入混凝土對(duì)模板的側(cè)向壓力，減少漲模風(fēng)險(xiǎn)，保證混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和觀感。

4.3 選擇澆筑時(shí)間

混凝土澆注盡量避開(kāi)高溫時(shí)段。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在5月至10月這一時(shí)段，每天上午10時(shí)至下午4時(shí)原則上不安排混凝土澆注施工。在其他時(shí)段，也要根據(jù)外界氣溫及時(shí)作出調(diào)整，氣溫高于35℃，盡量不安排混凝土澆注。確實(shí)錯(cuò)不開(kāi)時(shí)間或必須連續(xù)澆筑的，可采取加冰塊等輔助降溫措施，嚴(yán)格控制混凝土入模溫度（不宜高于30℃）。

4.4 強(qiáng)化混凝土振搗

振動(dòng)棒振搗采取行列式布局，垂直振搗，快插慢拔，并盡量輔以二次振搗、二次抹面技術(shù)，及時(shí)排除泌水及混凝土內(nèi)部的水分、氣泡。必須做到以下幾點(diǎn)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求的坍落度，及時(shí)調(diào)整振搗時(shí)間，并按振搗方位依次振搗，避免過(guò)振或漏振；在振搗新澆一層混凝土?xí)r，必須插入下面一層中，避免兩層中間生縫的出現(xiàn)，上方一層混凝土的自然形成厚度不能超過(guò)振動(dòng)棒長(zhǎng)的1.25倍；每處混凝土的振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般控制在8～10s，防止粗骨料下沉造成混凝土材質(zhì)不均勻；混凝土澆到面層時(shí)，應(yīng)抹平壓實(shí)，排除泌水，排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡，提高混凝土密實(shí)度。

4.5 合理養(yǎng)護(hù)

澆筑后的養(yǎng)護(hù)是混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。混凝土凝固后，及時(shí)安排人覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片，按養(yǎng)護(hù)方案定時(shí)養(yǎng)護(hù)，保證混凝土在養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)保持濕潤(rùn)。根據(jù)工地經(jīng)驗(yàn)，每日養(yǎng)護(hù)不應(yīng)低于6次，養(yǎng)護(hù)間隔不長(zhǎng)于2小時(shí)。

4.6 規(guī)范鋼筋綁扎和模板施工

鋼筋位置要正確，保證足夠的混凝土保護(hù)層。根據(jù)業(yè)主技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，混凝土保護(hù)層設(shè)置應(yīng)不偏離以下數(shù)值：基礎(chǔ)部位5cm，柱體4cm，梁體3cm，板體2cm。可以采用塑料成品墊圈和自制砂漿墊塊等方式來(lái)調(diào)整保護(hù)層厚度。

模板構(gòu)造及加固措施要合乎技術(shù)規(guī)范，防止模板各桿件間的變形不同而導(dǎo)致混凝土裂縫。模板和支架安全系數(shù)不宜低于1.2，嚴(yán)防在施工荷載（特別是動(dòng)荷載）作用下，模板變形過(guò)大而引發(fā)混凝土開(kāi)裂。

混凝土拆模要根據(jù)施組預(yù)案進(jìn)行：柱及梁體邊模在澆筑完成12小時(shí)后拆除，梁底模板在砼澆筑養(yǎng)護(hù)14天后拆除，板底模板在砼澆筑養(yǎng)護(hù)28天后拆除。拆模不宜過(guò)早，要保證混凝土在模板拆除過(guò)程中不損壞或開(kāi)裂。同時(shí)也不宜過(guò)晚，必須保證混凝土得到及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

我們依上述方案在后續(xù)施工中加強(qiáng)了質(zhì)量監(jiān)測(cè)和工藝改良，結(jié)果此前出現(xiàn)的混凝土裂縫問(wèn)題得到有效控制，觀感質(zhì)量明顯提高?；炷潦┕か@得業(yè)主和監(jiān)理的認(rèn)可，主體結(jié)構(gòu)順利通過(guò)驗(yàn)收。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)成因分析和實(shí)踐，我們對(duì)沙漠地區(qū)建筑工程混凝土裂縫問(wèn)題有以下5點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）沙漠地區(qū)晝夜溫差變化較大，混凝土出現(xiàn)裂縫的幾率要遠(yuǎn)高于一般地區(qū)，必須引起高度重視。

（2）做好原材料質(zhì)量控制，強(qiáng)化混凝土施工工藝是控制和減少砼裂縫的主要技術(shù)手段。

（3）混凝土澆筑前必須綜合考慮，做好預(yù)案，通過(guò)合理的技術(shù)措施，保證混凝土密實(shí)度。

（4）混凝土凝固后，及時(shí)覆蓋塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片，按規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)，確保后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

（5）混凝土裂縫的出現(xiàn)雖不可避免，但通過(guò)有效的預(yù)防措施，可以得到合理的控制。

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