周全景

（天津市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理總隊(duì)，天津 300000）

0 引言

在城市發(fā)展建設(shè)過程中，混凝土工程建設(shè)極為廣泛。地下室墻體是施工過程中重點(diǎn)結(jié)構(gòu)部位，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)長(zhǎng)、環(huán)境接觸面積大、不易養(yǎng)護(hù)，容易因混凝土收縮、溫度應(yīng)力等因素出現(xiàn)裂縫。裂縫作為混凝土的一種常見缺陷，對(duì)墻體質(zhì)量有著極為嚴(yán)重的不良影響，裂縫的控制是混凝土墻體施工中的必備工作。

1 工程概況及出現(xiàn)問題

本工程為天津市某工廠基地建設(shè)工程。其中地下室混凝土墻體單次澆筑長(zhǎng)約 30m，墻體厚度 0.35～0.4m，墻體高約 5m，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) C45。

澆筑拆模后，地下室混凝土墻體局部出現(xiàn)裂縫。該項(xiàng)目地下室剪力墻所出現(xiàn)裂縫按形態(tài)分為兩種：一種為近似 45°斜向上裂縫，此種形態(tài)裂縫居多，并經(jīng)過穿墻螺栓孔，墻體貫穿通裂，內(nèi)外墻裂縫走勢(shì)不一致；另一種為豎向裂縫，全部貫穿通裂，不經(jīng)過穿墻螺栓孔?，F(xiàn)場(chǎng)兩種裂縫走勢(shì)均為在墻體高度約 1/3 處位置處分別向上和向下兩個(gè)方向擴(kuò)展，并呈中間寬、兩端窄的棗核形（梭形）裂縫的特性。

2 裂縫產(chǎn)生原因分析

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因基本可分為以下三類：混凝土凝結(jié)前的沉降裂縫及干縮裂縫，簡(jiǎn)稱收縮裂縫；水化熱引起溫度應(yīng)力的裂縫，簡(jiǎn)稱溫度裂縫；混凝土受外力載荷作用形成的裂縫，簡(jiǎn)稱荷載裂縫。下面結(jié)合本工程裂縫特點(diǎn)，以及各種常見裂縫的形成原因，對(duì)本工程墻體的裂縫成因進(jìn)行分析。

（1）收縮裂縫

混凝土在凝結(jié)硬化過程中，表面和內(nèi)部水分散失，引起失水收縮，同時(shí)集料與膠凝材料之間會(huì)產(chǎn)生不均勻的變形，在混凝土表面養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)奈恢贸霈F(xiàn)龜裂。早期收縮裂縫通常在混凝土終凝前后出現(xiàn)，由此判斷該項(xiàng)目墻體裂縫非早期收縮裂縫。

（2）荷載裂縫

結(jié)合本工程出現(xiàn)的裂縫形式進(jìn)行分析，混凝土自重及模板重量引起的外力荷載相對(duì)較小，且不會(huì)造成地基的沉降，所以認(rèn)為本工程的裂縫非荷載裂縫。

（3）溫度裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部水化反應(yīng)發(fā)生溫度變化，形成混凝土“中心—表層—外部”溫度梯度，伴隨混凝土本身具有的熱脹冷縮特性而發(fā)生體積變化?；炷潦軣狍w積膨脹，隨后當(dāng)溫度降低時(shí)混凝土體積開始收縮，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力。在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)初期，溫度收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉應(yīng)力時(shí)，混凝土就容易產(chǎn)生溫度裂縫。本工程墻體受結(jié)構(gòu)尺寸影響，環(huán)境接觸面積大，受溫度應(yīng)力影響較大。C45 混凝土經(jīng)熱工計(jì)算，其中心溫升約為 50℃，入模溫度如按當(dāng)時(shí)最低氣溫 16℃ 考慮，隨水化反應(yīng)放熱過程不斷推進(jìn)，中心溫度可達(dá)到66℃ 左右，表面溫度約 56℃ 左右。

按照溫度控制，混凝土表面溫度與大氣溫度相差過大（＞20℃），溫度收縮應(yīng)力使混凝土從表面爆裂向內(nèi)部擴(kuò)展導(dǎo)致通裂，則會(huì)形成近似 45°斜向上裂縫；出現(xiàn)豎向裂縫的位置沒有經(jīng)過穿墻螺栓，其中心溫度高于穿墻孔處，當(dāng)表面溫度的急劇下降導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度與混凝土表面溫度相差太大（＞25℃）時(shí)，溫度收縮應(yīng)力使混凝土從內(nèi)部爆裂。故認(rèn)為本工程裂縫主要為溫度裂縫。

3 控制措施

針對(duì)本工程出現(xiàn)溫度裂縫情況，從原材選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)三方面采取措施進(jìn)行管控。

3.1 原材選擇

水泥：選用普通硅酸鹽水泥，本工程所選水泥各項(xiàng)指標(biāo)如表 1 所示。

表 1 水泥性能指標(biāo)

礦物摻合料：礦物摻合料在混凝土中有火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)、界面效應(yīng)等作用效應(yīng)。礦物摻合料代替部分水泥可以在不同環(huán)境下調(diào)節(jié)膠凝材料水化過程，降低水化熱，改善混凝土工作性能（如：粉煤灰的滾珠效應(yīng)可以增大混凝土流動(dòng)性），提高混凝土密實(shí)性，進(jìn)而在一定程度上減少溫度裂縫、收縮裂縫的發(fā)生。不同礦物摻合料在混凝土中的應(yīng)用各具特點(diǎn)，必須根據(jù)其特性控制其摻量，確?；炷临|(zhì)量穩(wěn)定可靠。本工程所選礦物摻合料各項(xiàng)指標(biāo)如表 2、3 所示。 %

表 2 礦粉性能指標(biāo)

表 3 粉煤灰技術(shù)指標(biāo)

骨料：骨料的主要控制指標(biāo)為含泥量和粒徑級(jí)配。本工程所選砂細(xì)度模數(shù)控制在 2.5～2.8 范圍。石選用5～16mm 和 5～25mm 兩級(jí)配碎石進(jìn)行搭配使用，改善其粒徑分布，有助于混凝土致密性的提高。各項(xiàng)指標(biāo)如表 4、5 所示。

表 4 砂性能指標(biāo)

表 5 石性能指標(biāo)

外加劑：本工程選用聚羧酸高性能減水劑，能夠有效控制混凝土用水量，并延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，延緩水化速度，降低水化熱峰值。其各項(xiàng)指標(biāo)如表 6 所示。

表 6 外加劑性能指標(biāo)

3.2 配合比設(shè)計(jì)

水膠比：根據(jù)地下室墻體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)、不易養(yǎng)護(hù)、環(huán)境接觸面積大、受溫度應(yīng)力影響較大的特點(diǎn)，配合比設(shè)計(jì)宜按照大體積混凝土的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。減少用水量，降低膠凝材材料用量，降低混凝土后續(xù)硬化過程中的水化熱和體積變化。而用水量的控制，除受配合比設(shè)計(jì)影響外，亦與外加劑減水率、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、礦物摻合料流動(dòng)度比、砂石含泥量等密切相關(guān)。

坍落度：墻體混凝土在坍落度滿足其使用要求的同時(shí)，應(yīng)將坍落度控制在一定范圍。坍落度過小易造成振搗困難而影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)性；坍落度過大，振搗和重力影響下易造成骨料（尤指粗骨料）明顯沉降，漿體明顯上浮，遇到鋼筋等障礙物時(shí)會(huì)在其下表面形成沉降差而促進(jìn)塑形沉降裂縫產(chǎn)生，并降低了混凝土對(duì)鋼筋的握裹力，也降低了其他裂縫擴(kuò)展的抑制。本工程宜控制混凝土坍落度在 190～200mm 范圍。

此外，為控制墻體裂縫的產(chǎn)生及擴(kuò)大，可在混凝土中添加適量纖維等抗裂組分。

本試驗(yàn)初步設(shè)計(jì) 6 組 C45 配合比進(jìn)行對(duì)比分析，如表 7、8 所示。

表 7 C 4 5 配合比設(shè)計(jì) k g/m3

表 8 C 4 5 配合比試配結(jié)果

綜合上述原則和各配合比試配情況，水膠比 0.36時(shí)，混凝土整體性能較好。添加聚丙烯纖維的混凝土強(qiáng)度略高于未添加聚丙烯纖維混凝土。同時(shí)，聚丙烯纖維的添加對(duì)混凝土抗裂性能有著改善作用。故最終選取試配 5 配合比作為應(yīng)用配合比。

3.3 施工養(yǎng)護(hù)

混凝土施工過程（含后續(xù)拆模、養(yǎng)護(hù)等）對(duì)混凝土各項(xiàng)性能影響密切，過程控制是混凝土質(zhì)量控制的必備環(huán)節(jié)。

布筋：對(duì)水平鋼筋進(jìn)行優(yōu)化，遵循“小直徑、小間距”有利抗裂的原則，依據(jù)齊斯克列里經(jīng)驗(yàn)公式，選擇適當(dāng)?shù)呐浣盥士商岣呋炷翗O限拉伸，其結(jié)構(gòu)截面配筋率控制在 0.5%。在墻體高度的中部，增設(shè)暗梁，可起到良好的“模箍作用”，從而提高混凝土墻體的抗裂能力。在結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中、剛度不均、突變部位和薄弱部位，如穿墻螺栓處，適當(dāng)增加一些構(gòu)造鋼筋，作局部增強(qiáng)處理。同時(shí)，可以采用鋼筋網(wǎng)片，以增加鋼筋橫向抗拉能力，能夠?qū)⒒炷僚蛎浭湛s所產(chǎn)生的應(yīng)力均勻分布，降低裂縫產(chǎn)生的幾率。

振搗：混凝土澆筑通常分段連續(xù)進(jìn)行，與此同時(shí)要求振搗及時(shí)、均勻，不得漏振或者過振，插點(diǎn)要分布均勻，按順序進(jìn)行。

養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑后，要求及時(shí)覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。同時(shí)本工程借鑒其他項(xiàng)目控制裂縫的方法，使用模板噴水的形式進(jìn)行溫控，控制早期混凝土溫升，控制溫差及降溫速率。針對(duì)裂縫主要發(fā)生的位置（墻體中部高度及以下）擬設(shè)置若干金屬管進(jìn)行噴水溫控。澆筑后，對(duì)模板表面進(jìn)行不間斷冷水噴淋，降低混凝土絕熱溫升，同時(shí)帶模養(yǎng)護(hù) 7 天以上，拆模后加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)。

環(huán)境：施工環(huán)境（天氣、溫度等）的選擇，對(duì)混凝土內(nèi)外溫度差值也有著重要影響。

通過上述原材、配合比、施工養(yǎng)護(hù)控制，新澆筑混凝土墻體有明顯改善，有效控制了有害裂縫的產(chǎn)生。

圖 1 和圖 2 為工程現(xiàn)場(chǎng)圖，圖 3 和圖 4 為采取預(yù)防措施前后，混凝土墻體的對(duì)比圖。

圖 1 工程實(shí)況

圖 2 裂縫測(cè)量

圖 3 調(diào)整前

圖 4 調(diào)整后

4 結(jié)論

混凝土墻體裂縫成因復(fù)雜，應(yīng)針對(duì)具體問題具體分析，多管齊下，綜合把控。加強(qiáng)原材料控制，配合比設(shè)計(jì)遵循低水膠比、低砂率、合理?yè)胶狭嫌昧?，小坍落度等原則，提高施工及后續(xù)過程中作業(yè)質(zhì)量（布筋、振搗、養(yǎng)護(hù)等）。最后，本文中各項(xiàng)原材指標(biāo)及混凝土配合比選擇僅供其他工程參考，不同工程應(yīng)進(jìn)行試配驗(yàn)證。

[1] 王鐵夢(mèng)．王鐵夢(mèng)教授談控制混凝土工程收縮裂縫的18 個(gè)主要因素[J]．混凝土，2003(11): 65-65．

[2] 張晶晶，魏鵬，鄧霞，等．C60 高性能混凝土的研究與施工應(yīng)用[J]．商品混凝土，2016(3): 59-62．

[3] 劉陽(yáng)，胡長(zhǎng)明，韓大富，等．超長(zhǎng)地下室混凝土墻體裂縫控制研究[J]．施工技術(shù)，2016, 45(6): 106-109．

[4] 馬曉鵬, 曹穎．建筑施工中墻體裂縫成因分析與防治處理[J]．甘肅科技縱橫，2013, 42(1): 85-87．