控制大體積混凝土在高層建筑超厚底板中的施工質量

【摘 要】本文以高層建筑超厚底板大體積和混凝土結構施工中的溫度應力和溫度變形控制為研究對象，針對高層建筑超厚底板產(chǎn)生裂縫的主要原因是溫度應力和溫度變形這一特點，重點研究底板大體積混凝土溫度應力產(chǎn)生和變化的機理，探討防止底板大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的施工技術，提供切實可行的實踐經(jīng)驗。

【關鍵詞】高層建筑超厚底板；大體積砼；溫度裂縫控制

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般地拔地而起，如何滿足工程建筑的需要，總結出一套簡便、準確、高效的高層建筑超厚底板大體積砼施工技術理論體系，便成為在施工技術中需要解決的現(xiàn)實課題。從以往的工程實踐經(jīng)驗來看，底板大體積砼質量的好壞直接關系到整個工程質量，并且占有相當可觀的成本造價。如何進行準確的技術設計，周密的施工組織和嚴格的成本控制，整個施工設計中必須重點研究的課題。與一般的鋼筋砼相比，大體砼其有以下特征:結構厚實、砼量大、工程條件復雜、施工技術要求高、水泥水化熱易使結構產(chǎn)生溫度和收縮變形。建筑工程中的大體積砼，相對來說體積不算很大，它承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮。

1.大體積砼裂縫機理

混凝土是由多種材料組成的非勻質材料，它具有較高的抗壓強度、良好的耐久性及抗拉強度低、抗變形能力差、易開裂的特性。混凝土的裂縫理論不少，有唯象理論、統(tǒng)計理論、構造理論、分子理論和斷裂理論。本文以唯象理論為基礎，考慮材料的某些構造、結構形式、施工特點及時間關系，提出結構物裂縫的分析方法。借助于現(xiàn)代化的試驗設備，可以證實在尚未承受荷載的混凝土結構中存在著肉眼看不見的微觀裂縫?！拔⒂^裂縫”亦稱“肉眼不可見裂縫”，寬度一般在0.05mm以下，主要有三種:即沿著骨料周圍出現(xiàn)的骨料與水泥石粘結面上的粘著裂縫，分布于骨料之間水泥漿中的水泥石裂縫和存在于骨料本身的骨料裂縫。大體積砼的裂縫多由變形變化引起的，即結構要求變形，當變形受到約束得不到滿足時，引起應力，當該應力超過砼抗拉強度時就引起裂縫。為此，裂縫的產(chǎn)生既與變形大小有關，又與約束的強弱有關。結構產(chǎn)生變形變化時，不同結構之間和結構各質點之間都會產(chǎn)生約束，前者稱為“外約束”，后者稱為“內約束”，外約束分為自由體、全約束和彈性約束。建筑工程中的大體積砼，相對說來體積不算很大，它承受的溫差和收縮主要是均勻溫差和均勻收縮，故外約束應力占主要地位，因此我們要重點研究由結構變形和外約束引起的應力。

2.大體積砼裂縫機理

大體積砼施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內部矛盾發(fā)展的結果。一方面是砼由于內外溫差產(chǎn)生應力和應變，另一方面是結構的外約束和砼各質點間的約束(內約束)阻止這種應變，一旦溫度應力超過砼能承受的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。

2.1水泥水化熱

水泥在水化過程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積砼內部熱量的主要來源。由于大體積砼截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，所以會引起急驟升溫。水泥水化熱引起的絕熱溫升，與砼單位體積內的水泥用量和水泥品種有關，并隨砼的齡期按指數(shù)關系最增長，一般在10d左右達到最終絕熱溫升，但由于結構自然散熱，實際上砼內部的最高溫度大多發(fā)生在砼澆筑后的3--5d。

2.2約束條件

結構在變形變化時，會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱“約束”。在全約束條件下，砼結構的變形，應是溫差和砼線膨脹系數(shù)的乘積。由于結構不可能受到全約束，且砼還有徐變變形，所以溫差在25℃甚至30℃情況下砼亦可能不開裂。無約束就不會產(chǎn)生應力，因此，改善約束對于防止混凝土開裂有重要意義。

2.3外界氣溫變化

大體積混凝土結構施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高；如外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別在外界氣溫驟降時，會增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。

2.4混凝土的收縮變形

混凝土的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必須的，其余的80%都要被蒸發(fā)?；炷林卸嘤嗨值恼舭l(fā)是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，即產(chǎn)生收縮應力。

3.防止砼溫度裂縫的施工技術措施

3.1控制混凝土溫升

大體積混凝土結構在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應力的。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。只要能保證混凝土的強度在28d之后繼續(xù)增長，且在預計的時間能達到或超過設計強度即可。

3.2延緩混凝土降溫速率

大體積混凝土澆筑后，為了減少升溫階段內外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫。給予適當?shù)某睗耩B(yǎng)護條件，防止混凝土表面脫水產(chǎn)生干縮裂縫;使水泥順利進行水化，提高混凝土的極限拉伸值;以及使混凝土的水化熱降溫速率延緩，減小結構計算溫差，防止產(chǎn)生過大的溫度應力和產(chǎn)生溫度裂縫，對混凝土進行保濕和保溫養(yǎng)護是重要的。

3.3減少混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸值

通過改善混凝土的配合比和施工工藝，可以在一定程度上減少混凝土的收縮和提高其極限拉伸值￡。這對防止產(chǎn)生溫度裂縫亦起一定的作用?；炷恋氖湛s值和極限拉伸值，除與上述的水泥用量、骨料品種和級配、水灰比、骨料含泥量等有關外，還與施工工藝和施工質量密切相關。對澆筑后的混凝土進行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減小內部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高10%一20%左右，從而提高抗裂性。

3.4施工監(jiān)測

為了進一步了解大體積混凝土水化熱的大小，不同深度處溫度場升降的變化規(guī)律，隨時監(jiān)測混凝土內部溫度情況，以便有的放矢地采取相應技術措施確保工程質量，可在混凝土內不同部位埋設鋼熱傳感器，用混凝土溫度測定記錄儀，進行施工全過程的跟蹤和監(jiān)測。

4.結束語

高層建筑超厚底板大體積砼的施工質量除了必須滿足強度、整體性、耐久性、抗?jié)B等要求外，還必須解決控制因變形而產(chǎn)生裂縫的技術難題。大部分砼結構物裂縫的主要原因是由于變形作用引起的，而變形作用包括溫度濕度、沉降等因素。在幾種變形中、溫度、濕度變形引起的裂縫又占主要部分。解決“濕度場”的辦法，取得滿意的結果。

參考文獻

[1]劉志剛.工程結構裂縫控制.北京工業(yè)出版社，2004

[2]王翠萍.泵送混凝土.北京中國建筑工業(yè)出版社，2002