高層建筑厚板基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫的防治
【關(guān)鍵詞】高層建筑,厚板基礎(chǔ),大體積混凝土,裂縫 防治
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的城市開始修建高層、超高層建筑，這些建筑的規(guī)模一般比較大，于是大體積混凝土澆筑組建成為高層建筑施工的重要形式，一般大體積混凝土是指厚度大于或者等于1.5m，并且寬度較大的混凝土，但是大體積混凝土施工存在一些質(zhì)量問題，其中最為普遍的就是混凝土裂縫，因?yàn)樵诨炷涟柚剖┕み^程中，水泥水化會產(chǎn)生大量的熱量，如果內(nèi)部混凝土的熱量得不到排除，與外界的溫度差就會很大，最終導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。美國混凝土學(xué)會卻指出任何現(xiàn)澆混凝土其尺寸在達(dá)到一定程度，水泥在水化過程中就會出現(xiàn)體積變形問題，在大體積混凝土中一旦有裂縫出現(xiàn)，特別是由貫穿于結(jié)構(gòu)的裂縫不但降低了混凝土的耐久性，削弱了構(gòu)件的承載力，同時還會對建筑物的安全產(chǎn)生影響。因此，如何防止大體積混凝土的裂縫成為施工工作者的重視的問題。
一、大體積混凝土施工特點(diǎn)和裂縫類型
1、大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)
(1)施工整體性較高：在大體積混凝土澆筑過程中，為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，要求混凝土連續(xù)澆筑，不得留有施工縫;
(2)混凝土澆筑使用量大：大體積混凝土澆筑所使用的混凝土量非常大;
(3)混凝土水化熱大：在澆筑過程中，水泥水化會產(chǎn)生大量的熱量，一方面混凝土內(nèi)部的水化熱不能及時釋放出來，最終導(dǎo)致混凝土澆筑初期溫度快速升高，另一方面結(jié)構(gòu)表面散熱面積較大，散熱較快，加大了混凝土內(nèi)外溫差，內(nèi)部混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)溫度應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度就會在表面出現(xiàn)裂紋;在混硬化過程中內(nèi)部溫度逐漸降低，產(chǎn)生一定量的收縮，由于新澆筑的混凝土受到基底的約束，會使接觸表面產(chǎn)生巨大的剪切應(yīng)力，并在混凝土的正截面處形成拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土截面的拉應(yīng)力超過了混凝土本身的抗拉強(qiáng)度就會出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時裂縫會貫穿于整個混凝土斷面，最終帶來嚴(yán)重的危害。
2、常見的裂縫類型
在大體積混凝土所形成的裂縫中，根據(jù)裂縫形狀分為貫穿型裂縫和表面型裂縫。
(1)貫穿型裂縫
這種裂縫包括溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉降等原因引起的，其裂縫特征為由界面向上延伸，在靠近基底處比較明顯，在上部不是很顯著，這種裂縫對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有很大的影響，同時對混凝土的耐久性、防水性能都產(chǎn)生了破壞。在混凝土澆筑過程中，施工技術(shù)人員沒有對內(nèi)外溫度做好控制，當(dāng)澆筑完成后，內(nèi)部水化熱量大，沒有做好控溫措施，最終導(dǎo)致內(nèi)部溫度應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，出現(xiàn)了貫穿型裂縫;當(dāng)混凝土硬化過程中，內(nèi)部混凝土熱量會急劇下降，混凝土產(chǎn)生收縮，當(dāng)混凝土的收縮變形受到地基等邊界條件約束時，就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這兩種收縮應(yīng)力經(jīng)過疊加后就會在混凝土的底面交界處出現(xiàn)貫穿型裂縫。
(2)表面裂縫
表面裂縫出現(xiàn)的形狀多變，但是以水平、豎直、龜裂居多，這種裂縫的產(chǎn)生于周圍的環(huán)境有很大的關(guān)系。大體積混凝土澆筑完成后，應(yīng)該對混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行控制，對于混凝土表面一般覆蓋一層塑料薄膜、然后覆蓋一層草袋，同時要對內(nèi)部進(jìn)行降溫處理，但是在實(shí)際施工中，施工單位為了降低成本，沒有對環(huán)境溫度、內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，當(dāng)混凝土的內(nèi)部應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會在表面出現(xiàn)裂縫，這種裂縫一般產(chǎn)生的較早，深度比較淺，但是表面裂縫容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。
二、高層建筑厚板基礎(chǔ)大體積混凝土常見裂縫產(chǎn)生的原因
大體積混凝土澆筑過程中，一般不會受到外荷載作用，因此不會出現(xiàn)外荷載裂縫，但是在水泥水化過程中，會釋放出大量的水化熱，并且混凝土的體積較大，熱量得不到散失，最終溫度升高，混凝土出現(xiàn)變形，加之厚板基礎(chǔ)對混凝土邊界的約束，在混凝土水化初期，其體積變化受到了基礎(chǔ)混凝土的約束，混凝土處于受壓狀態(tài)，此時混凝土的強(qiáng)度較低，產(chǎn)生的壓應(yīng)力比較小，當(dāng)水泥在硬化過程中，混凝土的強(qiáng)度得到了增長，會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，內(nèi)部水化所產(chǎn)生的熱量不容易散失，而外部混凝土表面的熱量容易散失，與內(nèi)部出現(xiàn)了溫度差，當(dāng)表面同時受到降溫時，就會產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，這樣的拉應(yīng)力就會超過極限抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)了裂縫。
三、高層建筑厚板基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫的防治措施
1、降低混凝土發(fā)熱量
(1)采用低水化熱的水泥品種
在施工過程中我們可在保證混凝土強(qiáng)度的前提下盡量減少水泥用量，并宜優(yōu)先選用水化熱低、凝結(jié)時間較長的礦渣硅酸鹽水泥，以減少水泥水化熱，降低混凝土溫度。在選擇大體積混凝土所用水泥時，應(yīng)當(dāng)把混凝土的絕熱溫升和抗拉強(qiáng)度結(jié)合起來同時考慮，因?yàn)樗療嵝〉乃鄰?qiáng)度發(fā)展緩慢，對防止混凝土開裂有一定的影響。
(2)摻加緩凝減水劑或早強(qiáng)減水劑
施工中經(jīng)常應(yīng)用摻加外加劑來改善水泥特性。對于大體積混凝土主要摻加緩凝減水劑或早強(qiáng)減水劑來提高混凝土早期強(qiáng)度，同等強(qiáng)度下減少用水量和水泥用量，延長混凝土達(dá)到最高溫度的時間，同時可減少干縮。一般來說，摻減水劑的混凝土早期溫度較低。
(3)采用較大粒徑的粗細(xì)骨料
實(shí)踐表明，采用較大粒徑的骨料配制同樣強(qiáng)度的混凝土，在水灰比相同的條件下水泥用量可減少40kg～50kg，用水量也會相對減少。如混凝土配制時采用細(xì)度模數(shù)較大的粗砂較采用細(xì)砂水泥用量及單位用水量都會減少，可以有效降低混凝土內(nèi)部溫升。在實(shí)踐中，我們在厚大無筋或疏筋的大體積混凝土基礎(chǔ)中，摻加混凝土體積20%以下的符合規(guī)范要求的塊石來吸熱，可節(jié)省混凝土，降低混凝土水化熱。
2、有效降低大體積混凝土成型時的溫度
(1)控制澆筑溫度：在混凝土制備完成后，應(yīng)該及時對混凝土溫度進(jìn)場檢測，保證入模溫度控制在20℃以下，為了達(dá)到這個效果，可以在低溫季節(jié)或環(huán)境溫度較低的時間進(jìn)行混凝土澆筑。
(2)在混凝土攪拌過程中水泥水化會產(chǎn)生一定的熱量，為了盡量降低這種水化熱帶來的影響，應(yīng)該盡量控制砂石的溫度，可以將骨料堆放在涼棚內(nèi)等措施，以降低砂石的溫度。
3、有效降低混凝土的內(nèi)部溫度
基礎(chǔ)大體積混凝土施工前進(jìn)行降溫管設(shè)計，水管一般采用25mm的薄鋼管，管距1m～1.5m。在混凝土施工時將管預(yù)埋，利用管中循環(huán)冷水來降低混凝土內(nèi)部的溫度。冷卻時間一般為澆筑開始初期的5～10天。
4、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)
在混凝土澆筑完成后，應(yīng)該及時對混凝土表面灑水進(jìn)行濕潤，然后利用草袋進(jìn)行覆蓋，以控制內(nèi)外的溫差，草袋的覆蓋厚度應(yīng)該根據(jù)施工大氣溫度進(jìn)行確定，當(dāng)室外溫度較低時，應(yīng)該盡量延長草袋覆蓋時間，以緩解降溫時間和速度，保證混凝土表面不出現(xiàn)裂縫。
5、做好測溫
在基礎(chǔ)底板進(jìn)行混凝土澆筑時，應(yīng)該在底板的邊緣和中心部位做好測溫點(diǎn)布置，因?yàn)檫@些部位是溫度比較高，并且不容易散失的地方。測孔的深度控制在300mm為宜，這樣可以及時掌握混凝土內(nèi)部相鄰部位與表面的溫度差，為防止裂縫出現(xiàn)提供參考意見。
四、結(jié)束語
對高層建筑厚板基礎(chǔ)大體積混凝土只要從材料、施工等方面采取一系列措施加以控制溫升，控制混凝土內(nèi)外溫差，減少溫度應(yīng)力,裂縫是可以避免的，混凝土質(zhì)量能夠得到保證。
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