高層建筑基礎(chǔ)底板溫度裂縫產(chǎn)生的原因及防治

安東風(fēng)

(太原師范學(xué)院基建辦，山西太原 030002)

1 概述

高層建筑基礎(chǔ)多采用箱基和筏基，底板厚度大且配有較大的深梁。底板大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫問(wèn)題一直是影響工程質(zhì)量和使用功能的主要質(zhì)量通病，如不采用相應(yīng)措施，將會(huì)直接影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕功能和耐久性。

本文就高層建筑基礎(chǔ)底板溫度裂縫產(chǎn)生原因及防治作一簡(jiǎn)要陳述。

2 工程概況

太原師范學(xué)院高層住宅樓，建筑面積52 178 m2，占地面積1 873 m2，地下1層，地上 25層，剪力墻結(jié)構(gòu)，基底壓力約為500 kPa。基礎(chǔ)形式為鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)，深梁高0．5 m，筏片厚1．0 m。采用靜壓式預(yù)制鋼筋混凝土空心管樁。

3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)溫度裂縫的種類及其成因

如圖1a)所示的是溫升引起的表面裂縫。混凝土澆筑時(shí)，水泥在水化過(guò)程中要發(fā)出一定的熱量，由于體積大，積聚在內(nèi)部的水化熱不易散發(fā)，從而在近表面區(qū)域形成較大的溫度梯度，引起較大的表面拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土早期抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。圖1b)表現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)性裂縫。混凝土在硬化過(guò)程中，因降溫而產(chǎn)生收縮所引起的。收縮時(shí)，受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束后，就會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力。當(dāng)它超過(guò)混凝土該階段的抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生這兩種裂縫，并且會(huì)發(fā)展成貫穿完全斷面的結(jié)構(gòu)性裂縫，帶來(lái)重大危害。這些裂縫不容忽視，都會(huì)給防水、抗侵蝕和耐久性帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題。

圖1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)溫度裂縫示意圖

4 基礎(chǔ)底板裂縫的有效防治措施

4．1 防止表面裂縫的措施

許多工程實(shí)踐表明，當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面最大溫差ΔT＜20℃時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生表面裂縫，因此降低和控制ΔT是防止表面裂縫的關(guān)鍵。具體措施有:

1)采用低水化熱的水泥如礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等，并在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。摻加粉煤灰不僅是一項(xiàng)節(jié)能措施而且具有許多特性，對(duì)水灰比和環(huán)境溫度更為敏感。在低水灰比情況下在較高溫度環(huán)境中，粉煤灰混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速率比普通混凝土明顯。高效減水劑的使用為低水灰比創(chuàng)造了條件，大體積混凝土的溫升為較高溫度環(huán)境創(chuàng)造了條件，因此粉煤灰的應(yīng)用條件在大體積混凝土中十分優(yōu)越。

2)用冰水拌和混凝土，同時(shí)在砂、石堆放場(chǎng)搭設(shè)棚架防止日曬，進(jìn)料前用冷水沖骨料，降低其入機(jī)溫度。

3)表面養(yǎng)護(hù)，控制混凝土表面溫度。混凝土澆筑后立即覆蓋塑料薄膜，保溫養(yǎng)護(hù)，終凝后立即向混凝土灑水養(yǎng)護(hù)(揭起薄膜)，保溫7 d，在3 d后，要控制灑水溫度，不得把冰涼的自來(lái)水直接灑向混凝土。

4．2 防止底板和側(cè)墻收縮裂縫的措施

1)設(shè)置基礎(chǔ)滑動(dòng)層。

若基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑在堅(jiān)實(shí)的基巖或樁基較密時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的外約束應(yīng)力，處理不好，會(huì)產(chǎn)生從底部開(kāi)裂甚至向上延伸發(fā)展成貫穿裂縫，引起具有較大危害的滲漏。經(jīng)理論分析實(shí)踐證明，若基礎(chǔ)底部設(shè)置滑動(dòng)層，可大大改善地基與基礎(chǔ)之間的接觸狀態(tài)，減少地基產(chǎn)生的外約束力，有效防止底板裂縫產(chǎn)生。滑動(dòng)層目前多采用瀝青類材料，一般在涂刷瀝青層后再加鋪一層油氈。

2)合理抗裂性。

合理分縫分塊可縮小約束范圍，從而減輕約束作用，還可利用澆筑塊層面散熱，從而有效控制底板和側(cè)墻收縮裂縫。同時(shí)接縫處理必須滿足防滲要求。其中伸縮縫是為了防止結(jié)構(gòu)因尺寸過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致約束應(yīng)力過(guò)大而自覺(jué)設(shè)置的一種構(gòu)造縫，其間距一般控制在25 m～30 m;施工縫是為了方便施工和在施工期間進(jìn)行必要的技術(shù)間隙而設(shè)置的縫;后澆縫是現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中只在施工期間保留的臨時(shí)性溫度收縮變形縫。

3)合理配置限裂鋼筋。

合理配筋(一般配筋率在0．2%～0．5%)可以有效約束混凝土的極限拉伸率。何為合理，簡(jiǎn)而言之，配筋應(yīng)做到細(xì)、密，符合一定的配筋率。當(dāng)混凝土局部較厚時(shí)，表面布6 mm～8 mm的細(xì)密鋼筋可起到減輕混凝土收縮，限制裂縫發(fā)展的作用。

4)按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格從選定配合比入手，選擇合適的摻合料、緩凝減水劑，通過(guò)試配每立方米混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高絕熱溫升，從根本上解決升溫階段的裂縫產(chǎn)生。混凝土澆筑時(shí)，在振動(dòng)界限(混凝土經(jīng)振搗后能恢復(fù)塑性狀態(tài)的時(shí)間)以前給予二次振搗，能排除混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%～20%左右，從而提高抗裂性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上措施，該工程在基礎(chǔ)混凝土澆筑完畢后，收到了良好的效果，不但未出現(xiàn)貫穿的混凝土裂縫，甚至表面裂縫都極少，達(dá)到了預(yù)期的效果。

［1］ 范建國(guó)，徐椿萱．基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫控制的工程實(shí)例分析［J］．山西建筑，2011，37(6):88-89．