土木施工中混凝土的裂缝分析和处理方案

张磊

青岛德邦混凝土有限公司  266000

摘要：土木工程混凝土结构体积大、水泥用量多，混凝土浇筑时间集中，水泥水化热不易散发，易发生较大的温差，由此产生的温度收缩应力是导致裂缝扩展的主要原因。本文从施工准备阶段入手，在事前、事中和事后等环节采取有效的控制措施，特别是对原材料严加控制，对施工方案认真审核，对关键的控制环节措施到位，从技术上、经济上帮助承包单位确定合理的施工方案，防止温度裂缝给工程带来的隐患，确保土木工程混凝土的施工正常有序的进行。

关键词：土木工程混凝土；施工方法；质量控制

一、前言

土木工程混凝土结构体积大、水泥用量多，混凝土浇筑时间集中，水泥水化热不易散发，易发生较大的温差，由此产生的温度收缩应力是导致裂缝扩展的主要原因。根据混凝土来看，它不仅结构体积相对较大，需要大量的水泥，而且在浇筑过程中非常集中，导致水泥与水之间形成放热效应，出现很大的温差，这样造成的温度收缩应力最终就成为增加裂纹的关键因素之一。因此，在准备施工时，应提前制定相关控制措施，以便于施工前、施工中、施工后的有效管理。尤其是原材料的采购必须严格控制。此外，应仔细检查施工方案，通过技术、经济措施来制定科学的施工计划，避免因温度裂缝而引发各种潜在危险，促进混凝土施工的顺利开展。

二、混凝土概述

1.混凝土的概念

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

2.混凝土施工的控制核心

混凝土分项作为基础工程的重要组成部分，其质量是保证和实现单位工程结构安全和使用功能的关键。混凝土结构由于结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多的特点，又往往具有超长结构温度变形条件复杂、温度裂缝控制要求高的特点，除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，混凝土施工质量控制的关键就是控制混凝土温度变形裂缝的发生和发展。混凝土产生裂缝的主要原因是混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热使其表面温度出现非均匀温差产生拉应力而形成裂缝以及混凝土的温度变形受到约束。如何因地制宜采取有效的施工工艺和预防措施是控制温度裂缝的关键。

例如混凝土分层式浇筑施工，如图2.1所示。

a）全面分层；  b）分段分层；  c）斜面分层

图2.1混凝土分层式浇筑方案

超长混凝土施工，应选用下列方法控制结构不出现有害裂缝： 1留置变形缝：变形缝的设置和施工应符合现行国家有关标准的规定；2后浇带施工：后浇带的设置和施工应符合现行国家有关标准的规定；3跳仓法施工：跳仓的最大分块尺寸不宜大于40m，跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。

三、土木工程混凝土裂缝的原因

1.收缩裂缝

收缩裂缝是混凝土收缩的结果，影响收缩的主要因素是混凝土中的水泥用量以及用水量，水泥用量和用水量越大，收缩性能就越大另外，水泥品种不同，收缩、干缩量也就不同在混凝土硬化以及散热过程中，也会出现不同的收缩应力，一日收缩应力大于混凝土抗拉强度极限，混凝土结构就会出现对应的收缩裂缝在土木工程混凝土施上中，虫然收缩量值较低、水灰比很大，但是一日和温度收缩叠加在一起，就会让应力不断增加因此，在混凝土施上中，必须对自身收缩进行性能指标考虑和测定。

2.温度裂缝

温度裂缝是土木工程混凝土温差较大时出现的裂缝，它的影响因素是混凝土表层和内部温差造成的结果.尤其是在土木工程混凝土施上中，更容易出现这种裂缝，面对这种情况，一般要求一次性浇筑当浇筑完毕后，由于水泥水化会出现对应的水化热；由于体积较大，内部水化热小容易挥发，内部温度迅速增加，表层散热过快，也就形成了很大温度差，让内部出现压应力，表层出现拉应力与此同时，由于抗拉强度小高、龄期短，一日表层抗拉应力大于混凝土极限强度，混凝土表层裂缝就会出现。

3.柱纵向钢筋偏离问题

在框架结构施工中，柱筋往往容易偏位（有的偏位达 3~5cm，有时更大）。设计上要求梁柱接头节点柱纵筋顺直，那么柱筋无论受拉，还是受压都能正常工作。然而折曲的钢筋就不同，它会使柱端受力发生变化，从而导致框架结构受力状况与设计时不一样，上端节点处梁柱弯矩值会增大，柱端抗震能力会降低，从而难以保证结构安全度，留下隐患，这个问题在工程中常会遇到并容易被忽视。

四、土木工程混凝土在施工质量中的控制措施

1.施工缝位置的留置

由于混凝土抗拉强度低，仅为抗压强度的1/8-1/17，所以，施工缝宜留在结构受剪力较小且便于施工的部位。

（1）施工规范中规定的“柱应留水平缝、梁板墙应留垂直缝”比较片面，对混凝土构件没有作统一规定，例如，混凝土楼梯留水平缝或垂直缝都是不合适的。即施工缝接缝面与结构的纵向轴线垂直。

（2）对于土木工程混凝土，由于浇筑数量大，整体性要求高，一般不留设施工缝。

（3）混凝土条形基础和独立柱基础也应一次浇筑完毕，不宜留施工缝。

（4）承受动力作用的设备基础，一般不应留置施工缝。如设计无特殊要求，而施工时又必须分段浇筑施工时，应先征得设计单位同意，并符合施工规范要求后方可设置。但在同一设备机座的地脚螺栓之间，在重要机座之下和用轴连接传动的设备机座之间不得留置垂直缝。

（5）基础的薄壁、悬臂部位与被孔洞削弱部位不应留置施工缝。

2.剪力较小不应成为决定施工缝位置的唯一因素

（1）标准中施工缝位置的改动与改变

GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》颁布后，GB50204-92 废止。新国标第7.4.5条规定，施工缝的位置应在混凝土浇筑前按设计要求和技术方案确定，同时删除了施工缝宜留置在受剪力较小且便于施工的八字原则及主要结构施工缝位置的实例。 即施工缝位置应由设计人员或施工人员根据结构受力状态和施工条件自行确定。行业标准JGJ3-2002 《高层建筑混凝土结构技术规程》颁布后，JGJ3-91废止。新标准中关于混凝土施工缝位置由旧标准的宜留在结构剪力较小且便于施工处，改为宜留在结构受力较小且便于施工处，并在条文说明中指出：混凝土施工缝留置的具体位置和浇筑应符合本规程和有关现行国家标准的规定，与此同时也删除了主要混凝土结构施工缝位置的实例。改“剪力较小”为“受力较小”，看起来虽然只有一字之差，但却突破了传统的施工缝位置留置原则。

（2）以剪力较小为唯一施工缝留置位置的弊端

众所周知，简支梁的施工缝宜留置在跨中1/3范围内，这是因为跨中1/3范围内的剪力较小。然而，虽然剪力较小截面的施工缝抗剪强度的降低对承载能力的削弱及降低影响很小，但如果简支梁跨中存在一道贯通梁截面的通缝，即便该截面在较大弯矩作用下产生的较大拉应力和压应力对施工缝界面的影响不大，也会严重威胁简支梁的安全。 虽然施工缝界面上的抗压、抗拉强度降低幅度比抗剪强度的降低幅度小许多，但抗压、抗拉强度对施工缝界面的抗力和变形也会有不同程度的影响。

3.几种常见施工缝位置的受力状态及施工条件分析

原各版国家（行业）标准中关于施工缝的位置，都表述为宜留置在结构受剪力较小且便于施工的部位。 而冠于八字原则前的“宜”字表示，剪力较小与便于施工两者在技术和工艺上的要求并不十分严格， 使用条件和环境条件要求也相当宽松与灵活，其意为这是首先应选择的做法，但也允许有其它选择，这点在规范所示的实例中也有体现。

为了便于施工，我们把施工缝留置在结构受力较大而接近最易引起渗漏的底板根部偏上位置，这样留缝可避免为连续浇筑而大面积搭设墙体工程的操作平台及钢筋、模板安装的困难。

（2）已废止的GB50204-92 第 4.4.18 条中，把前版中施工缝应留在基础顶面上修订为宜留在基础顶面，并在条文说明中指出，施工缝留置在基础顶面，使基础无法回填土且给楼层模板支撑安装带来不便，影响楼层的施工质量，如果采取适当措施加强， 施工缝也可留置在基础顶面稍高一些的地方。从受力角度来说，剪力沿柱高等值分布，而弯矩在柱端最大，施工缝从基础顶面上移，柱截面的弯矩有所减小，但会给施工缝的施工带来不便，但与方便回填土回填及下道工序施工相比，这种便于施工的灵活处理施工缝做法是非常可取的。

结语

在土木工程混凝土施上中，一日混凝土裂缝差异、裂变状态较大，都会影响混凝土渗透性能，当混凝土渗透后，还会造成裂变加速，出现安全或者质量事故。因此，在实际施上中，我们必须结合混凝土施上力法，针对裂缝出现的原因、影响因素，加强质量控制措施，保障施工。

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