高層建筑大體積混凝土裂縫及防治措施

周海兵+王颯颯

摘 要：隨著城市化建設進程的加快，高層建筑已經成為了城市建筑的主體。現階段高層建筑工程施工中，還存有諸多問題，尤其是大體積混凝土施工技術，在高層建筑大體積混凝土施工中常常會出現溫度裂縫和表面質量等問題，這些問題的存在將會對建筑工程的質量及性能造成嚴重的影響，甚至產生嚴重的安全隱患。為此本文主要對大體積混凝土的概況、裂縫產生原因及防治措施進行了分析與探究。

關鍵詞：高層建筑；大體積混凝土；裂縫原因；防治措施

1 大體積混凝土的概況

我國《大體積混凝土施工規范》GB50496-2009里規定：混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土，稱之為大體積混凝土。

現代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1m.它的表面系數比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質量。

2 大體積混凝土裂縫產生的原因

1、干縮裂縫

干縮裂縫是因為混凝土內外部水分蒸發程度的不同，進而引發不同程度變形的結果。混凝土受外部因素的影響，表面水分損失過快，則變形較大；內部濕度變化較小，變形程度較小，較大的表面干縮變形是因為受到混凝土的內部束縛，產生較大的拉應力，從而產生裂縫。混凝土的相對濕度越低，水泥漿體的干縮性越大，越容易產生干縮裂縫。混凝土干縮程度主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、水泥的成分、外加劑的用量有關。

2、塑性收縮裂縫

塑性收縮是混凝土在完成澆筑后且尚在塑性狀態下發生的收縮，常常會發生在施工過程中，在混凝土澆筑后4-5小時左右，因為此時水泥的水化反應激烈，會出現水分快速蒸發和泌水現象，混凝土失水收縮。塑性收縮裂縫通常在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈兩端細、中間寬，且長短不一，互不連貫的狀態。常發生在混凝土表面積較大的面上，裂縫較短的一般長20～30cm，裂縫較長的則可達2～3m，寬約1～5mm，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。為減小混凝土的塑性收縮，在施工過程中，應該要合理控制把握好水灰比，避免長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗一定要密實，豎向變截面處理要分層澆筑。

3、溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質，當混凝土的外部環境或內部結構的溫度發生變化時，混凝土將會發生變形，若變形遭到約束，則會在其結構內產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面便會產生裂縫，這種裂縫多數情況下回發生在混凝土施工后最初3～5天。

3 高層建筑大體積混凝土裂縫防治措施

大體積混凝土的裂縫破壞了結構的整體性、耐久性、防水性、危害嚴重，必須加以控制，大體積開裂主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內，就可避免出現裂縫。這些措施包含了混凝土施工的全過程，包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土的措施和養護保溫等。

1、優選混凝土各種原材料

（1）水泥的選擇。理論研究表明大體積混凝土產生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍落度不受損失，可適度增加活性細摻料替代水泥。

（2）骨料的選擇。在選擇粗骨料時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優良、級配良好的石子。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現象。

在選擇細骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。

（3）摻加外加料和外加劑。摻加適量粉煤灰，可減少水泥用量，從而達到降低水化熱的目的。但摻量不能大于30%。摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。

2、設計優化措施

首先，精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。其次，增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。

最后，避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

3、施工控制措施

第一，控制混凝土入模溫度。入模溫度的高低，與出機溫度密切相關，另外還與運輸工具、運距、轉運次數、施工氣候等有關。在溫度較高的情況下進行施工，可以在施工現場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。

第二，嚴格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。

4、砼溫度控制、監測與養生

為降低大體積混凝土的水化熱，在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。為能夠較準確地測量出砼內部溫度，在砼中預埋測溫管，用水銀溫度計測溫。上下層溫差控制在15～20℃之內。根據各測點的溫度，可及時繪制出混凝土內部溫度變化曲線，對照混凝土理論計算值，分析存在的問題，有的放矢地采取相應的技術措施。

砼養護是大體積砼施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進砼強度的正常發展及防止裂縫的產生和發展。從砼澆筑完成到終凝這段時間的養護對砼而言十分重要。混凝土澆筑完畢后，在其頂面及時加以覆蓋，要求覆蓋嚴密，并經常檢查覆蓋保濕效果。其主要作用有二：一是蓄水保溫，防止表面水分蒸發和抵抗受太陽輻射與刮風時溫度驟變，二是保持內外溫差的穩定。

4 結束語

綜上所述，高層建筑工程施工中，必須對每一個施工階段都進行嚴格把關，只有在確保工程不存在任何質量問題的基礎上，才能進行下一個環節的施工。這就要求施工企業必須提高各個施工環節的技術水平。為確保高層建筑工程施工的質量，必須了解施工現場的具體情況，重視大體積混凝土施工技術，只有這樣才能有效避免質量問題及安全事故的出現。在高層建筑工程大體積混凝土施工中施工企業必須提高施工技術水平，才能確保工程的質量及延長其使用年限。

參考文獻

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