淺談高層建筑大體積混凝土裂縫的處理

吳雙慶

（天津二十冶建設(shè)有限公司，燕山大學(xué)建筑與土木工程專業(yè)工程碩士）

淺談高層建筑大體積混凝土裂縫的處理

吳雙慶

（天津二十冶建設(shè)有限公司，燕山大學(xué)建筑與土木工程專業(yè)工程碩士）

隨著建筑高度越來越高，高層建筑底板厚度不斷增加，底板由于溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫在工程實(shí)踐中屢見不鮮。本文針對(duì)高層建筑大體積混凝土底板溫度裂縫的主要原因進(jìn)行分析，探討出控制底板大體積混凝土溫度裂縫的措施。

大體積混凝土 裂縫 溫度裂縫

一、混凝土裂縫的種類

混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫。反之，肉眼看得見的裂縫稱之為宏觀裂縫。宏觀裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種，一是由外部荷載引起的，這是發(fā)生裂縫最為普遍的一種情況；二是結(jié)構(gòu)應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與計(jì)算假設(shè)模型差異引起的；三是由于變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由不均勻沉降、膨脹、收縮、溫度等因素引起的結(jié)構(gòu)變形。

二、混凝土溫度裂縫

高層建筑的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量總量大，水泥在水化過程中釋放的大量水化熱會(huì)使混凝土產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，由此產(chǎn)生的收縮應(yīng)力是形成鋼筋混凝土裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部散熱條件不同，使得混凝土溫度內(nèi)高外低，產(chǎn)生了溫度梯度，使得大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了壓應(yīng)力，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)表面的拉應(yīng)力超過混凝土設(shè)計(jì)的抗拉強(qiáng)度時(shí)就形成裂縫。貫通裂縫是當(dāng)大體積混凝土強(qiáng)度發(fā)展到一定程度時(shí)，混凝土溫度逐漸降低，溫差引起的變形和混凝土失水造成其體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí)引起的拉應(yīng)力，超過混凝土設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)時(shí)所可能產(chǎn)生貫通整個(gè)截面的裂縫。這兩種類型的裂縫都是有害的，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工中均需采取有效措施避免。

三、混凝土溫度裂縫的控制方法

第一，降低水泥水化熱和凝結(jié)硬化后的變形量

選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配置混凝土，充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。

第二，降低混凝土的溫度差

選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱的天氣澆筑混凝土。

第三，加強(qiáng)施工中溫度控制

在混凝土澆筑后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮混凝土的徐變特性，降低溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)避免暴曬，冬期應(yīng)采取措施保溫覆蓋。

第四，改善約束條件，消減溫度應(yīng)力

采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設(shè)置水平或垂直施工縫，或在適當(dāng)位置設(shè)置施工后澆帶，以放松約束程度，減少溫度應(yīng)力。

第五，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度

選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制其含泥量，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度。

四、混凝土裂縫的限制

盡管對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)采取各種各樣的防裂縫措施，但是工程實(shí)踐證明：由于各種復(fù)雜因素的影響，在混凝土澆筑不久或施工期間就會(huì)出現(xiàn)裂縫，對(duì)于要求嚴(yán)格的工程，則必須對(duì)裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的積累，混凝土裂縫一般采取如下的修補(bǔ)方法：第一，表面修補(bǔ)法，該法用于基礎(chǔ)混凝土早期表面淺層裂縫的處理，具有抗?jié)B補(bǔ)漏功能。措施有在裂縫表面涂抹環(huán)氧膠泥或涂抹水泥砂漿、粘結(jié)橡皮板等高分子卷材防滲層，但處理無法到達(dá)裂縫深處。第二，內(nèi)部修補(bǔ)法，該法用于對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土深層裂縫的修補(bǔ)，主要措施是灌漿法，包括化學(xué)灌漿和水泥灌漿。其作用原理是通過壓力灌漿注入結(jié)構(gòu)的裂縫、孔隙中，通過漿材的擴(kuò)散和浸透，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘結(jié)和加固。第三，結(jié)構(gòu)加固法，該法用于對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力、整體結(jié)構(gòu)影響較大的深度裂縫，目的是恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性作用，限制裂縫的發(fā)展或?qū)⒇灤┬粤芽p封閉。

根據(jù)大體積混凝土裂縫形成的原因，制定出可行的措施進(jìn)行控制和減少混凝土有害裂縫的出現(xiàn)，具有重要的實(shí)踐意義。具體而言，大體積混凝土施工方案的制定應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：

第一，大體積混凝土的設(shè)計(jì)構(gòu)造要求：包括規(guī)范一般要求和應(yīng)力計(jì)算方法。

第二，設(shè)計(jì)配合比及材料的選用方法。

第三，大體積混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)具體措施：包括澆筑方法的選取、水平施工縫的留設(shè)、保溫方法、表層保溫層的計(jì)算等。

第四，大體積混凝土冬季施工應(yīng)該注意的問題：包括混凝土出機(jī)溫度與澆筑溫度的選擇、基礎(chǔ)與冷縫的預(yù)熱、原材料的加熱、混凝土運(yùn)輸過程中的保溫、澆筑過程中如何減少熱量的損失以及保溫養(yǎng)護(hù)方案等。

五、總結(jié)

本文在大量工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了大體積混凝土施工質(zhì)量通病，對(duì)施工技術(shù)提出了具體的要求和標(biāo)準(zhǔn)，有利于大體積混凝土施工質(zhì)量的控制，同時(shí)進(jìn)一步提出對(duì)混凝土缺陷的修補(bǔ)和處理措施。

第一，控制大體積混凝土原材料質(zhì)量及配合比。

第二，保證筏板基礎(chǔ)鋼筋工程及模板的質(zhì)量。

第三，合理劃分施工沉降縫，提高其防水及密閉性。

第四，控制混凝土的澆筑振搗，保證混凝上均勻、密實(shí)。

第五，及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)、溫度監(jiān)測(cè)。此外，施工單位必須按照規(guī)范要求，設(shè)置合理的施工方案，嚴(yán)格安排現(xiàn)場(chǎng)施工。確保工程按期完成，不斷提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。

TU75

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1007-6344（2015）04-0141-01