超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土裂縫控制

汪海洪

摘 要：超高層建筑基礎(chǔ)具有設(shè)計(jì)強(qiáng)度高、立方米混凝土水泥用量多、抗?jié)B性能要求高等特點(diǎn)，由于水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度較一般混凝土要大的多，因此超高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土防止溫差、收縮裂縫的產(chǎn)生是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一。本文分析了超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土產(chǎn)生溫差、收縮裂縫的原因，并從施工的角度提出了控制有害裂縫的措施。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；大體積混凝土；筏板基礎(chǔ)；混凝土裂縫

1 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土的特點(diǎn)

較普通體積混凝土結(jié)構(gòu)而言，大體積混凝土具有如下方面的特點(diǎn)：一是體積相對(duì)較大，且塊體相對(duì)較厚。二是混凝土結(jié)構(gòu)所需連續(xù)澆筑量相對(duì)較大，且其結(jié)構(gòu)對(duì)于整體性方面的要求也相對(duì)較高，較普通混凝土來(lái)說(shuō)，大體積混凝土水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部溫度更高。三是若混凝土的厚度大于1.5m，則必須對(duì)水平分層施工的設(shè)置進(jìn)行考慮，以更好地降低水化熱對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的不良影響。四是對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)而言，其大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常埋于地下，主要用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，因而其所受外界環(huán)境溫度改變的影響相對(duì)較小，但是，對(duì)于抗?jié)B方面的性能要求相對(duì)較高，因此，進(jìn)行高層建筑大體積混凝土的施工過(guò)程中，必須重點(diǎn)考慮進(jìn)行水化熱的影響以及混凝土結(jié)構(gòu)自防水等相關(guān)問(wèn)題的分析

2 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土產(chǎn)生收縮裂縫的原因

溫差的形成及其影響在混凝土結(jié)構(gòu)中，引起溫度變化的熱量主要源于水泥的水化熱。地下室大體積混凝土基礎(chǔ)中，混凝土強(qiáng)度級(jí)別較高（一般都高于C30），水泥用量大，因此混凝土在初凝過(guò)程中會(huì)有大量水化熱產(chǎn)生。混凝土是熱的不良導(dǎo)體，又由于地下室底版幾何尺寸巨大，這些熱量不易及時(shí)排出而積聚，導(dǎo)致了其內(nèi)部溫度迅速升高（最高時(shí)可達(dá)70～80℃）。相反，在構(gòu)件表面，則由于散熱條件良好，溫度保持較低水平，這樣就出現(xiàn)了內(nèi)外溫差。這種相對(duì)的“內(nèi)脹外縮”對(duì)混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)它超過(guò)混凝土拉伸極限1～1.5×10-4，裂縫就產(chǎn)生了。

3 超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土裂縫的主要防治措施

為了消除超高層建筑基礎(chǔ)筏板大體積混凝土溫差裂縫和收縮裂縫，我們針對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理，可采取了以下對(duì)策，確保大體積混凝土施工質(zhì)量。

1、水泥的品種及用量選擇水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣 （C4AF）。另外，水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少水泥的用量。

2、控制溫度①減少混凝土中的水泥用量，改善骨料級(jí)配，優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，利用粉煤灰作混凝土的摻合料，降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，提高混凝土的后期強(qiáng)度及其抗裂能力；②降低混凝土的澆筑溫度，拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻；③減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱（熱天澆筑）；④埋設(shè)水管，冷水降溫；⑤規(guī)定合理拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)做好混凝土表面保溫措施，避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度；⑥在寒冷季節(jié)，對(duì)在施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，采取保溫措施。

3、改善約束條件合理分縫分塊，縮短混凝土分塊長(zhǎng)度；避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏；合理安排施工工序。

4、添加外加劑，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，防止開(kāi)裂，提高混凝土的耐久性。混凝土中存在大量的毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后會(huì)使毛細(xì)管中產(chǎn)生張力，導(dǎo)致混凝土干縮變形。若增大毛細(xì)孔徑可降低表面張力，但會(huì)影響混凝土強(qiáng)度，這就是表面張力理論，早在六十年代就已在國(guó)際上被認(rèn)可；水灰比也是影響混凝土收縮的重要因素之一，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%；此外，水泥用量也嚴(yán)重影響了混凝土收縮率，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充，用減水防裂劑改善水泥漿稠度，控制混凝土泌水，以減少沉縮變形。混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，可以控制因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮。另外，減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能；摻加外加劑一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少混凝土的碳化收縮，另一方面在混凝土表面形成微膜，可減少水分蒸發(fā)，防止干燥收縮。

5、 提高施工質(zhì)量加強(qiáng)混凝土澆筑過(guò)程中的振搗控制，保證混凝土內(nèi)部組織密實(shí)，達(dá)到提高混凝土極限拉伸值的目的。

6、混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)的核心是防止混凝土早期表面失水，同時(shí)養(yǎng)護(hù)可以補(bǔ)充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的進(jìn)行。混凝土路面、橋面或地面施工，塑性收縮裂縫是長(zhǎng)期困擾的問(wèn)題。過(guò)去混凝土泌水量大，一般采用二次收漿，然后開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，防止塑性收縮裂縫。現(xiàn)代高性能混凝土基本沒(méi)有泌水，如果風(fēng)大或溫度高，水分蒸發(fā)量大，混凝土表面很快就會(huì)出現(xiàn)裂縫，必須在終凝前再次抹面閉合裂縫。在工程實(shí)踐中，人們也一直在摸索如何更早地開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，得到很多成功經(jīng)驗(yàn)。

7 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作是很關(guān)鍵的，而這一點(diǎn)往往被施工單位所忽視。大體積混凝土根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)條件及施工季節(jié)合理選用養(yǎng)護(hù)措施，高層建筑基礎(chǔ)多采用覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土初凝后要及時(shí)覆蓋，要求覆蓋必須嚴(yán)密，不能出現(xiàn)混凝土外露現(xiàn)象，覆蓋層厚度由溫度計(jì)算確定。混凝土內(nèi)部預(yù)埋熱電偶或預(yù)埋鋼管測(cè)溫，測(cè)溫點(diǎn)被覆蓋12小時(shí)后即開(kāi)始測(cè)溫，監(jiān)理人員要督促施工單位及時(shí)測(cè)溫，密切注意各點(diǎn)溫度變化情況，一旦內(nèi)外溫差超過(guò)25℃，督促施工單位及時(shí)加強(qiáng)保溫措施。對(duì)于摻粉煤灰混凝土，當(dāng)覆蓋層拆除后，仍必須澆水保濕養(yǎng)護(hù)至14天以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于高層建筑中大體積混凝土的施工而言，必須首先對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行控制，還應(yīng)通過(guò)科學(xué)的施工技術(shù)來(lái)對(duì)混凝土的澆筑溫度進(jìn)行有效的控制，除此之外，還應(yīng)注意進(jìn)一步加強(qiáng)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，這樣方可確保高層建筑中大體積混凝土的施工質(zhì)量，確保高層建筑的整體施工質(zhì)量和效益。

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