技術篇：如何減少由於施工不規範而造成混凝土產生有害裂縫？

編者按：在建築物的施工、使用過程中，混凝土弄得不好會出現裂縫。

按危害大小，混凝土的裂縫可分為無害裂縫和有害裂縫兩類。

避免有害裂縫的產生，防止無害裂縫發展成有害裂縫，能夠大大增強混凝土的力學性能和耐久性能。

混凝土裂縫的成因複雜，與很多因素有關。

目前，由於勞動力的緊缺及工程施工工人的技術素質較低，大部分的裂縫是由於施工操作不當造成的。

那麼在施工這一階段，如何做才能有效避免商品混凝土有害裂縫的產生？在施工過程中，商混攪拌站如何參與，才能有效減少由於施工不規範而最終造成混凝土產生有害裂縫？本期特別策劃邀請大家就此話題展開討論。

宋笑 （南方新材料科技有限公司，教授、研究員級高工）

0概述

《鋼筋混凝土結構裂縫控制指南》對開裂原因進行了較為全面的概括，共分為 4大類 38種原因：

（1）與結構和荷載有關的（設計方）6種（16%）；

（2 ）與使用和環境有關的（環境及使用方）7 種（18%）；

（3 ）與材料和配比有關的（混凝土生產方）10 種（26%）；

（4）與施工有關的（施工方）15種（40%）。

在 4大類 38種原因中，施工方起決定性因素。

1減少有害裂縫的施工方法要點

1.1 總則

保證現場不擅自在拌合物中加水、加料。

並嚴格按施工規範操作。

1.2 泵送

（1）模板的設計與保護應符合 JGJ/T 10-2011《混凝土泵送施工技術規程》要求，保證有足夠的剛度和強度。

布料設備不得碰撞或直接擱置在模板上，手動布料杆應架設鋼支架架空，不得直接支撐在鋼筋骨架上。

（2）潤管砂漿應分散布料，任意局部厚度不得超過50mm。

（3）同一施工段的混凝土應連續泵送、澆築，其間隔時間不宜大於 2h，應在底層混凝土初凝之前，澆築完上層混凝土。

當底層混凝土初凝後，應對施工縫按要求處理後再澆築上層混凝土。

1.3 澆築

應符合 GB 50204－2015《混凝土結構工程施工質量驗收規範》要求。

1.3.1 澆築順序

泵送施工時由遠而近；同一區域混凝土應按先豎向結構後水平結構的順序，分層連續澆築。

1.3.2 平面澆築

在澆築混凝土時應布料均勻，不得在同一處連續布料，不得採用振動方式驅攤堆積的混凝土。

澆築分層厚度宜為300～500mm，當水平結構混凝土澆築厚度超過500mm 時，可按 1:6～1:10坡度分層澆築。

大面積的水平結構宜採用跳倉法施工。

1.3.3 牆、柱澆築

混凝土自高處傾落的自由高度不應超過 2m，在澆築豎向結構混凝土時，如澆築高度超過 2m時，應採取竄筒或溜槽等措施。

過高的柱或牆不宜一次到頂的澆築，應該分層澆築，避免產生沉降裂縫。

並在混凝土初凝前進行二次復振。

1.4 振搗

預拌混凝土膠凝材料多，坍落度較大，混凝土流動性好容易密實，所以在振搗時不須強力振搗，採用振動棒施工時，應快插慢抽，不應漏振和過振。

振動棒移動間距宜為 400mm 左右，振搗時間宜在10～30s，以能排除混凝土內氣泡即可。

特別是當泵送混凝土坍落度在 180mm以上時，更不能過振，否則會引起混凝土表層浮漿較多，容易起灰並產生收縮裂縫。

當澆築牆或柱時，宜每裝填 800mm左右高度混凝土後，振搗一次（20s左右）即可密實，不能將振動棒放於牆柱內長期振搗，以免因過振而使混凝土分層、漏漿、麻面而影響牆、柱的質量和外觀。

若振搗後浮漿層厚，可於混凝土初凝前在表面撒一層乾淨的碎石，然後壓實抹平。

1.5 抹面

混凝土接近初凝前，施工方應及時組織人員對混凝土表面實施二次抹壓，防止混凝土表面因失水過快出現早期裂縫。

混凝土在澆築及靜置過程中，由於混凝土拌合物的沉降與干縮，極易在混凝土表面和箍筋上部產生非結構性裂縫，在炎熱、乾燥、大風等氣候下尤其容易出現。

此類裂縫必須在混凝土初凝前對構件表面進行二次或三次壓抹，以避免這種裂縫出現。

通常做法是：在混凝土振實後，按設計坡度整平混凝土面，低洼處應該要用帶石子的混凝土補平，而不能只用浮漿填平；待混凝土收水時（即開始初凝，表面積水基本消失，人可站在上面，且較容易磨擦起漿時為宜。

由於受外界氣溫影響較大，應根據現場實際情況掌握），用平板振動器快速復振一次，再用木抹子搓壓抹平，以消除混凝土塑性沉降及失水收縮引起的表面裂縫，並將表面薄弱浮漿與下部砂漿搓勻，提高混凝土表面的強度，增強混凝土的抗裂能力。

重視二次抹面的作用並按時實施：拌合物在塑性階段，水分氣泡向上逸出，骨料向下沉降，期間有鋼筋在阻止這種相對運動，可以說，拌合物在塑性階段這 1～3h，其塑性沉降量是不容忽視的，所以，二次抹面或二次復振顯得尤為重要，二次抹面能很好地修復這種沉降變形，避免裂縫產生。

1.6 養護

及時、良好的養護條件能夠使混凝土的強度正常、良好的增長，並可以減少混凝土收縮，減少裂縫出現的機率，對混凝土是非常重要的。

（1）太陽曝曬、空曠風大的情況下，應該做好遮陽防風工作。

（2）混凝土終凝後（混凝土開始泛白、手指用力按不出印）就應該派專人開始澆水養護，澆水次數應以能保持混凝土表面濕潤為準。

有條件的最好採用圍邊蓄水養護的方法。

一些工地在第二天放完線後才開始澆水養護的做法是錯誤的。

（3）在太陽曝曬、空曠風大的情況下，有時混凝土在終凝前也有可能會因為表面失水嚴重而收縮開裂，此時，養護工作應提前，並應該用木抹拍壓混凝土，以閉合裂縫，並應噴霧補充混凝土表面水分，並立即覆蓋濕麻袋進行養護，或者覆蓋塑料薄膜，防止混凝土內水分繼續散失而開裂。

（4）抗滲、膨脹混凝土對養護要求極高，應採用蓄水養護或濕麻袋養護，規範規定養護時間不少於 14d。

（5）地下室外牆、剪力牆、柱等豎向結構由於養護水分容易散失，可以在 24h後將側模鬆開 5～10mm，然後保持經常從頂部淋水，使水從板縫中流入濕潤整個結構側面。

或者用掛濕麻袋的方法進行養護。

（6）當日平均氣溫低於 5℃ 時，不得在早晚間澆水。

（7）混凝土表面不便澆水或使用塑料布時，宜塗刷養護劑。

（8）對大體積混凝土的養護，應根據氣候條件按施工技術方案採取控溫措施養護。

1.7 拆模

非承重模板的拆除時間不宜過早，應適當考慮帶模養護的問題，應在結構內外溫差不超過 25℃ 時才可拆模。

1.8 避免震動（擾動）及早期承受集中荷載

在混凝土硬化初期，混凝土的強度很低，很小的震動也可能會造成混凝土內部損傷，引發日後的可見裂縫，因此必須引起足夠重視。

混凝土強度達到 1.2N/mm2前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。

施工時支承模板必須要有足夠的剛度，不易變形。

泵管的支承應該不能拉動模板，以免先澆部分已凝結的混凝土受到震動。

下道工序不能過早，樓板面的鋼筋、模板不能集中堆放過多，還必須督促工人注意輕拿輕放。

1.9澆築時間

後澆帶的澆築時間宜晚一點，並儘量在低溫季節進行。

1.10回填

地下室剪力牆回填土的回填時間宜早，特別注意在同一區段均勻回填，不得對剪力牆結構形成不均勻擠壓。

1.11 預備特定施工方案

對超長結構、超靜定結構、受力劇變結構部位及具有大體積效應混凝土的施工，應有特定的施工方案措施。

2減輕或避免開裂的途徑

在裂縫控制理論方面，王鐵夢教授提出了著名的「抗」與「放」理論。

當混凝土處於完全自由狀態下，收縮不造成開裂，此時雖然變形最大，但應力為零；當混凝土處於完全約束條件下，膨脹不造成開裂，此時雖然應力最大，但變形為零。

儘管混凝土不會存在於這兩種理想體系中，但為減輕或避免開裂指出了方向。

「抗」與「放」理論可以理解為：在某些條件下，儘量使混凝土構件處於比較自由的狀態，增加其允許變形的能力，以減少應力；在某些條件下，儘量使混凝土構件處於約束較強的狀態，增加其允許應力變化的能力，以減少變形。

在大多情況下，應是「抗」與「放」的結合。

在約束狀態下，結構首先要求有變形的餘地。

如結構能滿足此要求，不再產生約束應力，如結構沒有條件滿足此要求，則必然產生約束應力，當約束應力超過混凝土的抗拉強度時，就會導致開裂。

抗與放理論指導我們從結構形式的選擇方面（微動、滑動及設縫措施，提供「放」的條件），從材料性能方面（提高抗拉強度、抗拉變形能力及韌性等提供「抗」的條件）及從施工操作方面（採取二次抹面，完美濕養護等提供「放」或「抗」的條件）採取綜合措施，「抗」「放」結合，以「抗」為主或以「放」為主的措施。

3控制裂縫的七大要點

根據筆者多年實踐經驗，總結出控制裂縫的七大要點：①原材料質量及配比；②入模溫度＜30℃；③里表溫差＜25℃；④降溫速率＜1～2℃/d；⑤二次抹面（初凝階段塑性沉降及干縮的及時修復）；⑥避免早期（集中）承受施工活荷載、⑦完美濕養護。

趙恆樹 （山東億辰混凝土有限公司，高級工程師）

根據近些年的混凝土供貨和回訪總結，參照混凝土結構實際發生的裂縫現象，分析了其產生原因，制定出如下防裂措施：

1後澆帶的設計問題

1.1 伸縮縫的最大間距

規範規定不得大於 45米，當結構長度超過 45米時，就需要增設後澆帶。

這一規定過於籠統，因為材料的熱脹冷縮是與溫差成正比的。

如果在夏季澆築混凝土，它的膨脹溫差就較小，而季節溫差就很大。

若在夏季澆築混凝土的入模溫度在 35℃ 左右（臨沂地區），而到冬季最冷的時候與外界接觸的混凝土結構的最低溫度可能達到 -13℃ 左右，這時候的季節溫差就會達到 48℃ 左右，若在這時的混凝土結構還沒有裝飾或保溫的話，結構內部就會產生很大的拉應力，致使在結構較長的中部相對薄弱的位置拉開裂縫。

伸縮縫或後澆帶留置的最大間距應根據季節溫差大小來確定。

若在冬期澆築的混凝土，其收縮溫差較小，但膨脹溫差很大；而在暑期澆築的混凝土，其收縮溫差很大，膨脹溫差較小；在春秋季澆築的混凝土，其膨脹和收縮的溫差都比較適中。

如果要想防止裂縫，就要儘量減少收縮溫差，但是當無法避免收縮溫差過大時，那就要在較長的結構中部設置後澆帶，其間距不宜超過 30米。

若在冬期澆築混凝土結構時，後澆帶間距就可以加大到 60米。

因此，在確定後澆帶間距時，應考慮該混凝土結構在什麼季節施工。

應符合冬長夏短的原則。

1.2 後澆帶之中的鋼筋連接

在許多大型住宅小區的地下車庫頂板中的後澆帶之中的鋼筋都是按原設計施工的，後澆帶兩邊的鋼筋是聯通的，沒有把鋼筋斷開。

當結構混凝土因溫度降低而產生收縮時，後澆帶兩側的混凝土會因對方的收縮而產生的拉應力通過鋼筋傳遞到自己這一邊，從而加大了結構內部的拉應力，導致裂縫產生。

後澆帶兩邊 4～7米的範圍內出現裂縫就是這個原因導致的。

筆者在 2006年曾經供應過一個地下車庫，該車庫長 120 米，由兩個後澆帶均分為三段。

該車庫頂板於5 月下旬澆築，在 7月上旬就澆築完了兩個後澆帶。

等到 10月下旬來了第一場寒流後，車庫頂板中段的中部就出現了 8道橫向裂縫，並且在兩個後澆帶的兩側施工縫處也都拉開了。

而東西兩段的中部就沒有出現裂縫，這就很清楚地表明了東西兩段的收縮拉應力是通過鋼筋向中段傳遞的。

因此，建議在 4～10月份期間澆築的混凝土結構若有後澆帶時，應在鋼筋綁紮時，後澆帶處的鋼筋應採用人工搭接法或單面焊接法（焊接時應待到後澆帶混凝土澆筑前進行，不得過早連接）。

這樣的後澆帶之中的鋼筋是可以自由伸縮的，不會相互傳遞應力。

2後澆帶的施工

2.1 後澆帶混凝土的澆築時間

設置後澆帶是為了防止出現裂縫，所以應選擇不容易裂縫的時間段來澆筑後澆帶混凝土。

建議在 11月～3月期間澆筑後澆帶混凝土，最好選擇日平均氣溫在 3～10℃ 日子裡澆築，因為當溫度過低時，混凝土容易遭受凍害。

2.2 後澆帶混凝土的品種

設計上都要求在後澆帶處要澆築微膨脹混凝土，其限制膨脹率不得小於 0.015%，混凝土的強度等級都要提高一個等級。

請問，有哪個工地去試驗過微膨脹混凝土的限制膨脹率呢？又有幾個需方或監理員到供方生產地點進行監督，察看其是否摻加了合格的膨脹劑呢？

3地下車庫外牆和頂板

3.1 地下車庫和主樓筏板

隨著高層建築的迅速崛起，主樓筏板也越來越厚，大多數都超過了 1m的厚度，成為大體積混凝土。

由於大體積混凝土內部的水化熱較高，如果控制不好，容易引起混凝土表面裂縫。

經過這些年的實踐可以看出，只要把中心溫度與表面溫度的溫差控制在 25℃ 以內，側模拆除不要過早（1d就拆模），就不容易裂縫。

因此，有些設計人員在筏板設計中要求摻加抗裂纖維，實在是沒有必要。

3.2 地下室外牆和頂板

由於地下室外牆的混凝土等級較高，都具有防水抗滲要求，長度較大，受到環境因素影響又較多，外牆比較容易產生豎向裂縫；頂板容易在後澆帶兩側附近裂開。

裂縫的規律是：混凝土強度等級越高越容易裂；混凝土的入模溫度越高越容易裂；外牆和頂板的長度越長越容易裂；混凝土的自收縮率越大越容易裂。

因此，應結合施工現場的實際情況制定混凝土施工方案，然後才能澆築混凝土。

具體防裂措施如下：

3.2.1 摻加膨脹劑或抗裂纖維

因為外牆和頂板都是抗滲混凝土，所以應在混凝土內摻加膨脹劑。

摻加原則是：當平均大氣溫度低於 10℃ 時，可以按膠凝材料的 5%摻加膨脹劑；當平均大氣溫度低於 20℃ 時，可以按膠凝材料的 7%摻加膨脹劑；當平均大氣溫度大於 20℃ 時，可以按膠凝材料的 9%摻加膨脹劑，並同時摻加0.6～0.8kg/m3抗裂纖維；當平均大氣溫度大於30℃時，可以按膠凝材料的 10%摻加膨脹劑，並同時摻加 0.8～1.0kg/m3抗裂纖維。

當混凝土的強度等級為 C35時，抗裂纖維摻加量取下限，C40時取中值，大於 C40時取上限。

3.2.2 外牆和頂板在後澆帶處的縱向鋼筋應採用搭接法連接

若採用單面搭接焊時，焊口應在後澆帶混凝土澆筑前進行焊接。

若在 4～10月份澆築外牆和頂板混凝土的，後澆帶處的縱向鋼筋必須採用上述方法連接，否則，容易在後澆帶兩側附近產生裂縫。

若在 11～3月份澆築外牆和頂板混凝土的，後澆帶處的縱向鋼筋可按設計要求連接。

3.2.3 使用質量較好的原材料

水泥使用 P·O42.5級，其標準稠度不得大於 29%（標準稠度越小越好）。

砂子應採用符合標準要求的中砂，近期要特別控制砂子的含泥量不得超過 3%，10mm以上的鵝卵石含量不得大於 15%，用於 C40以上混凝土時，其鵝卵石含量不得大於 10%。

石子應採用符合標準要求的 5～25mm連續粒級的石灰岩碎石，其頁岩和黃皮顆粒含量不得過多，含泥量不得超標。

粉煤灰應採用Ⅰ、Ⅱ 級，Ⅱ 級粉煤灰的需水量比不得大於 102%（粉煤灰的需水量比越小越好），Ⅲ 級灰不得用於結構混凝土中。

礦粉應採用 S95級或 105級的，其活性越高越好。

外加劑應採用聚羧酸型的，因為該外加劑的收縮率比較小。

3.2.4 做好混凝土配合比的優化

若要想配製出收縮率較小的混凝土，必須注意以下幾點：選用合格的中砂，其細度模數控制在 2.7～3.1較好，砂率宜控制在 40%～46%，膠凝材料越多，砂率越小；反之越大。

若配製抗滲防裂混凝土時，不宜摻加礦粉，因礦粉的收縮率較大。

也可適量少摻一些，按膠凝材料計算，其摻量不得超過 15%。

若混凝土強度等級較高時（大於 C40），最好選用Ⅰ級粉煤灰。

使用聚羧酸減水劑。

3.2.5 做好溫度控制

當在暑期遇到大於 C45的混凝土澆築較長的剪力牆或地下室外牆時，可以採用冰塊降溫法：就是根據熱工計算，在生產高等級混凝土前先把一定量的冰塊放入水池內，使冰塊融化來降低水的溫度，以此達到降低混凝土出機溫度和入模溫度。

儘量控制混凝土的入模溫度不大於 30℃，這樣所澆築的混凝土結構就不容易出現裂縫。

3.2.6 增加地下室外牆的水平配筋率

若處在暑期施工，混凝土強度等級又大於 C40時，其外牆的水平配筋間距不得大於 150mm，Ⅱ 級鋼筋直徑不小於16mm。

當設計圖紙不符合該要求時，應向設計單位提出變更。

3.2.7 加強對混凝土公司的質量監督

由需方技術人員和監理員共同到攪拌站主控室查看生產配合比是否與供方出具的配合比報告相一致。

現場察看砂石的表觀質量。

查看水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑和外加劑的合格證。

特別要查看膨脹劑的出廠過磅單，當前在山東省範圍內，合格膨脹劑的送貨單價都不低於 750元/噸。

應要求供方在膨脹劑大貨進場時通知需方派人到攪拌站見證取樣，並快速測試其膨脹性能。

即：秤取 P·O42.5級水泥 1350g，膨脹劑 150g，水 675g，倒入凈漿攪拌機，攪拌成水泥漿。

然後用漏斗插在啤酒瓶上（瓶子的容積不小於 600ml），把水泥漿倒入啤酒瓶內，將瓶子輕輕振動使水泥漿密實，蓋上瓶蓋。

放在試驗室內，在瓶子上貼上經雙方簽字的標籤。

靜置 7d觀察瓶子是否出現裂縫，若出現一條裂縫，說明其膨脹率接近合格，若出現2～3條裂縫，則說明其膨脹率達到合格要求；若出現的裂縫大於3條，就說明其膨脹率較高；若瓶身沒有出現裂縫，則該批膨脹劑不合格。

不合格的膨脹劑絕對不能用於抗滲防裂混凝土中。

膨脹劑的顏色呈微紅色，察看膨脹劑罐的進料管口是否有微紅色的粉末，如果沒有，這個罐內就不是膨脹劑。

應追究供方責任。

4對結構混凝土的養護

（1）混凝土終凝後應及時對混凝土構件進行覆蓋養護。

由於混凝土拌合物中摻有粉煤灰和外加劑，按國家標準要求混凝土構件的養護時間不得少於 14d。

若混凝土構件早期養護不夠，其 28d強度將大受影響。

因此為了保證混凝土工程質量，除嚴格按標準、規範施工澆搗混凝土外，施工單位一定要做好混凝土的養護工作。

對於牆、柱等部位的混凝土構件，在拆模後立即安排專人噴水養護，每小時不少於一遍（噴水養護不少於 14d），柱子可用塑料薄膜包裹養護，包裹前先洒水潤透。

請注意：牆柱若想使用混凝土養護液養護時，必須先到有資質的檢測部門檢測合格後才能使用。

（2）現澆板澆築一段後，用振動棒水平拉振板面達到密實，然後用木搓板把板面搓平，再把塑料薄膜自前向後隨抹隨苫上（每一段薄膜的開頭和收尾用抹子拍壓一下，使薄膜與板面黏結好）。

這是防止現澆板早期裂紋的有效方法。

若遇有大風天氣，可在薄膜上灑一些砂子，防止塑料膜被風颳起。

也可將水管捏扁向板面洒水，並設專人看護，發現有薄膜颳起，及時洒水重新苫蓋好。

放線後應保證洒水養護不少於 14d。

（3）混凝土進入冬期施工時，現澆板面的養護同上述第（2）條，柱子採用塑料薄膜纏裹。

牆面在拆除模板後立即安排施工人員把塑料薄膜粘到牆面上。

先根據薄膜寬度每邊減少 10cm，垂直把雙面膠貼於牆面上，然後自上而下滾貼薄膜至地面，再用壁紙刀割斷薄膜，薄膜應拐出地面 5cm，用清理的建築垃圾或砂子把薄膜端部壓住。

薄膜頂部還應橫貼一道雙面膠把頂部封嚴。

每幅薄膜之間搭接寬度為 3～5cm，每隔半米用膠帶把兩幅薄膜粘緊。

必須做到上到頂、下到底、兩邊到牆角或洞口。

當遇有洞口時，薄膜應緊貼洞口側壁繞向另一面。

窗台下的非承重牆段可不貼薄膜，但窗頂部必須粘貼薄膜，並且要封閉嚴密。

（4）混凝土未達到 1.2MPa以前不得堆放重物，更不得對現澆板面產生衝擊荷載，當吊鋼筋或架管時應放於樑上或沿牆邊放置，不得放於板跨中部。