建筑基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫原因及控制對(duì)策

古巨達(dá)

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建筑基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫原因及控制對(duì)策摘要：造成大體積混凝土裂縫問題的因素復(fù)雜繁多。重點(diǎn)分析了施工過程和外界環(huán)境因素對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的影響，并結(jié)合裂縫形成機(jī)理和原因闡述了在實(shí)際工程中減少裂縫產(chǎn)生的措施。關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；控制措施大體積混凝土在實(shí)際工程中應(yīng)用非常廣泛,如整跨澆注箱梁、特殊橋梁基礎(chǔ)、水利大壩等[1]。目前，隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速興起，高層建筑的地下室混凝土底板體積多達(dá)幾千甚至上萬 m3，已經(jīng)已屢見不鮮。大體積混凝土具有一次性澆注混凝土體積大和易產(chǎn)生溫度裂縫的特點(diǎn)?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因非常多，但主要包括結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫、外菏載引起的裂縫、變形應(yīng)力引起的裂縫[2]。大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要是由主要由濕度（自生收縮、失水干縮、碳化收縮等）、溫度（生產(chǎn)熱、水化熱、氣溫等）、因素引起的結(jié)構(gòu)變形作用引起的,占結(jié)構(gòu)裂縫的80～85%[3]。結(jié)構(gòu)裂縫對(duì)工程結(jié)構(gòu)安全和正常使用具有較大的影響，因此必須分析裂縫形成機(jī)理和原因的基礎(chǔ)上,采取有效措施來保證施工質(zhì)量。

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

影響混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因很多，甚至有多種因素的交互影響，但主要與施工、設(shè)計(jì)、材料、環(huán)境等有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，因設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的裂縫占5%左右，因混凝土材料方面的原因造成的的裂縫占15%左右，而由施工因素造成的混凝土早期裂縫高達(dá)80%。

1.1 施工環(huán)節(jié)的影響

混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、運(yùn)輸、拼裝等環(huán)節(jié)，若施工工藝選擇不合理、施工質(zhì)量控制不力等原因，就容易產(chǎn)生各種裂縫，特別是更容易出現(xiàn)細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)筆者認(rèn)為裂縫出現(xiàn)的主要施工原因如下：

1）由于混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使得混凝土坍損較大以及和易性和流動(dòng)性較差，而在施工過程中容易造成不同配比混凝土的凝縮裂縫和干縮裂縫。由于種種原因造成現(xiàn)場(chǎng)澆筑停歇時(shí)間超過混凝土終凝時(shí)間，而又沒有按施工縫處理好接頭部位等?；炷脸跗陴B(yǎng)護(hù)管理不當(dāng)或沒有進(jìn)行及時(shí)的表面處理和保濕，造成早期強(qiáng)度增長時(shí)失水，使得混凝土表面出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

2）振搗方式選擇不合理會(huì)造成混凝土表面浮漿、分層離析，從而使混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮而在結(jié)構(gòu)厚薄交界處出現(xiàn)裂縫或使混凝土面層開裂。一般商品混凝土初凝時(shí)間都高于 10h，而在夏天由于太陽輻射使得澆搗好的混凝土表面水分蒸發(fā)很快，而在表面形成一層幾毫米厚的“被子”。此時(shí)，若不進(jìn)行二次振搗和多次抹面，混凝土表面不可避免會(huì)出現(xiàn)淺表性的、窄細(xì)的裂縫，不及時(shí)處理可能形成貫穿性的裂縫。

3）據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)知，場(chǎng)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土收縮開裂最主要的原因。目前，有許多施工現(xiàn)場(chǎng)在澆筑混凝土?xí)r都不能做到及時(shí)覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，結(jié)果使得混凝土表面開裂。同時(shí)，有些施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不能很好的把握。養(yǎng)護(hù)14天的混凝士的收縮比只養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20%，一般不得少于14天，但由于種種原因（如工程工期的制約），絕大多數(shù)施工現(xiàn)場(chǎng)無法滿足這一要求，所以混凝土常出現(xiàn)干縮裂縫就不足為奇了。

1.2 外界環(huán)境因素的影響

大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是混凝土各質(zhì)點(diǎn)的約束和結(jié)構(gòu)的外約束阻止了這種應(yīng)變，當(dāng)混凝土能承受的極限抗拉強(qiáng)度無法約束溫度應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生各種裂縫。

1）溫度由于大體積混凝土截面厚度大，水泥的水化反應(yīng)所產(chǎn)生的巨大熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，而引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部急驟升溫。一般在水利工程中結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度上升15～25℃，而建筑工程甚至?xí)遊4]。在升溫階段，不同層次的混凝土散熱速度的差異而形成一定的溫度梯度，而此時(shí)混凝土未充分硬化，彈性模量小，因此拉應(yīng)力較小，只會(huì)引起混凝土表面裂縫。但無論是升溫還是降溫階段，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面都會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2）鋼筋銹蝕因素由于混凝土保護(hù)層厚度不足或質(zhì)量較差，鋼筋周圍被二氧化碳侵蝕炭化而降低了堿度，或由于氯化物介入等原因，引起鋼筋表面氧化膜破壞而發(fā)生銹蝕反應(yīng)，使得周圍混凝土體積膨脹，可高達(dá)高達(dá) 2～4倍，而較大的膨脹應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。

2 防止大體積混凝土基礎(chǔ)施工裂縫綜合控制措施

2.1 大體積混凝土的拌制與輸送

有效防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，可以采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石工藝，這樣可以增大硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密度和粘結(jié)力，不僅可以提高10%的混凝土強(qiáng)度和節(jié)約水泥5%，而且還可以減少水化熱和裂縫。在已有條件的情況下，盡可能地控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度，這對(duì)降低大體積混凝土的總溫升，控制結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，進(jìn)而減少溫度裂縫具有重點(diǎn)意義。

2.2 大體積混凝土的澆筑與搗固

大體積混凝土的澆筑方法可采用推移式連續(xù)澆筑或分層澆筑。分層連續(xù)澆筑法具有便于振搗，易保證澆筑質(zhì)量和有利于降溫等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。然而，對(duì)于工程量較大、澆筑面積大、一次連續(xù)澆筑層厚度不大(一般不超過3m)，且澆筑能力不足時(shí)的混凝土工程，宜采用推移式連續(xù)澆筑法?？傊?，無論哪種澆筑方法其層間的間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短，層間最長的時(shí)間間隔應(yīng)不大于混凝土的初凝時(shí)間。在混凝土在振搗時(shí)，為消除上下層之間的接縫，使混凝土獲得更好的整體性，應(yīng)將振動(dòng)棒插入下一層混凝土內(nèi)5cm左右。對(duì)已澆筑的混凝上，在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng)，提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性能。

2.3 大體積混凝土表面處理與養(yǎng)護(hù)

（1）混凝土表面處理。用木抹子進(jìn)行表面提漿找平處理，以閉合水裂縫，初步標(biāo)高用長刮桿刮平，再用木抹子收壓兩遍，這樣不僅可以有效防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度；還可以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。值得注意的是，在混凝土二次收面時(shí)應(yīng)立即覆蓋一層彩條布，并澆水養(yǎng)護(hù)。

（2）混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力（包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力）加以控制和確定保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間，但一般不得少于 15d，同時(shí)應(yīng)保持混凝土表面的濕潤，否則混凝土表面可能出現(xiàn)收縮裂縫。有資料表明，潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土極限拉伸值比干燥養(yǎng)護(hù)時(shí)提高 20～50%。在控制混凝土澆筑塊體的里外溫差時(shí)，混凝土中心與表面的最大溫差不高于 25℃～30℃，總降溫差宜小于30℃。