淺談高層建筑大體積混凝土裂縫的防治

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　一、高層建筑大體積混凝土常見裂縫及控制原理

　高層建筑由于基礎(chǔ)混凝土體積大，混凝土收縮受到限制便有可能產(chǎn)生影響使用與耐久性的有害裂縫，即貫穿性裂縫（外約束裂縫）或可能發(fā)展的表面裂縫（內(nèi)約束裂縫）。

　（一）貫穿性裂縫

　這種裂縫特征是由交界面向上延伸，靠近基底最大而在上部較小，嚴(yán)重的會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性和穩(wěn)定性等，影響正常使用，危害嚴(yán)重。其產(chǎn)生的原因是溫度應(yīng)力作用的結(jié)果。在混凝土降溫階段，熱量逐漸散發(fā)，因溫度逐漸下降使混凝土體積產(chǎn)生收縮，同時(shí)，在硬化過程中因多余水份蒸發(fā)及碳化等原因混凝土產(chǎn)生收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束（外約束），不能自由變形，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力（拉應(yīng)力），當(dāng)兩種應(yīng)力疊加超過混凝土的抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，則在混凝土的底面交界處附近以至混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。

　（二）表面裂縫

　這種裂縫的產(chǎn)生與混凝土的內(nèi)外溫差有密切的關(guān)系。大體積混凝土結(jié)構(gòu)，澆筑后水泥的水化熱很大，由于混凝土體積大，聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土的內(nèi)部溫度將顯著升高。而混凝土表面則散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度，就會(huì)引起較大的表面拉應(yīng)力，此時(shí)混凝土的齡期很短，抗拉強(qiáng)度很低，如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫一般產(chǎn)生很早，多呈不規(guī)則狀態(tài)，深度較淺，屬表面性質(zhì)。表面裂縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中，能促使裂縫進(jìn)一步開展。

　由上述分析可見，高層建筑大體積混凝土的裂縫控制，不僅要杜絕有害的貫穿性裂縫，同時(shí)也要減少或避免不影響使用的混凝土表面裂縫。

　而根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，我們可采取溫差與溫度應(yīng)力雙控制方法，避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫的同時(shí)，調(diào)整混凝土表面濕度，以防止表面干縮裂縫。

　二、主要溫控技術(shù)措施

　大體積混凝土裂縫控制的根本原則是同齡期的溫度應(yīng)力（包括相應(yīng)齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差產(chǎn)生的應(yīng)力）應(yīng)小于同齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，即要求進(jìn)行溫度應(yīng)力控制。綜合種種因素，筆者認(rèn)為，預(yù)防記層建筑大體積混凝土裂縫應(yīng)采取以下幾種措施：

　（一）降低混凝土發(fā)熱量

　1．選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，以降低混凝土溫度。選擇大體積混凝土用的水泥，應(yīng)當(dāng)把混凝土的絕熱溫升和抗拉強(qiáng)度結(jié)合起來考慮，因?yàn)樗療嵝〉乃鄰?qiáng)度發(fā)展緩慢，于防止混凝土開裂不利。

　2．摻加粉煤灰取代一部分水泥以削減水化熱產(chǎn)生的高溫峰值，同時(shí)可改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘性減少離析和泌水，且混凝土易于振搗密實(shí)易于終飾抹面，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間。粉煤灰最大摻量因水泥品種不同而不同，一般可取代10%～30%的水泥，但水泥用量應(yīng)不少于300kg/m3.

　3．摻加緩凝減水劑或高效減水劑，以提高強(qiáng)度減少用水量和減少水泥用量，延長(zhǎng)混凝土達(dá)到最高溫度的時(shí)間，同時(shí)可減少干縮。一般來說，摻減水劑的混凝土早期溫度較低。

　4．盡可能選用最大粒徑較大、顆粒形狀好且級(jí)配良好的粗集料，避免用砂量過多，以減少水泥用量和用水量。

　5．用低流動(dòng)性混凝土，即在施工技術(shù)允許的情況下盡可能用低坍落度混凝土（泵送混凝土坍落度一般選擇8～18cm），同時(shí)，嚴(yán)格控制水灰比，盡量減少單位體積混凝土的用水量。

　6．當(dāng)設(shè)計(jì)有要求時(shí)，可在混凝土中填放符合要求的片石，以減少混凝土數(shù)量，降低混凝土溫度。片石大面要向下，間距不小于10cm。

　（二）降低混凝土澆筑溫度

　外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高，混凝土溫度高將加速水泥的水化反應(yīng)，混凝土達(dá)到最高溫度的時(shí)間縮短，因而減少了可利用的散熱時(shí)間，不利于降低混凝土的最高溫度和減小溫差。同時(shí)，混凝土澆筑溫度增高會(huì)降低其和易性，為達(dá)到同樣的和易性就要增加用水量，這樣就會(huì)降低混凝土質(zhì)量。一般情況下，混凝土的澆筑溫度不宜大于280C.降低混凝土澆筑溫度的方法如下：