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(shè)進程的加快，高層建筑已經(jīng)成為了城市建筑的主體。現(xiàn)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(shù)，在高層建筑大體積混凝土施工中常常會出現(xiàn)溫度裂縫和表面質(zhì)量等問題，這些問題的存在將會對建筑工程的質(zhì)量及性能造成嚴重的影響，甚至產(chǎn)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(chǎn)生原因及防治措施進行了分析與探究。

關(guān)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(guī)范》GB50496-2009里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)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(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。

現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、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(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)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(zhì)量。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1、干縮裂縫

干縮裂縫是因為混凝土內(nèi)外部水分蒸發(fā)程度的不同，進而引發(fā)不同程度變形的結(jié)果?；炷潦芡獠恳蛩氐挠绊懀砻嫠謸p失過快，則變形較大；內(nèi)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(nèi)部束縛，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫?；炷恋南鄬穸仍降停酀{體的干縮性越大，越容易產(chǎn)生干縮裂縫?；炷粮煽s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(guān)。

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(tài)下發(fā)生的收縮，常常會發(fā)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(yīng)激烈，會出現(xiàn)水分快速蒸發(fā)和泌水現(xiàn)象，混凝土失水收縮。塑性收縮裂縫通常在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈兩端細、中間寬，且長短不一，互不連貫的狀態(tài)。常發(fā)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(yīng)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(zhì)，當(dāng)混凝土的外部環(huán)境或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度發(fā)生變化時，混凝土將會發(fā)生變形，若變形遭到約束，則會在其結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面便會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多數(shù)情況下回發(fā)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(jié)構(gòu)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(dāng)措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)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(yǎng)護保溫等。

1、優(yōu)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(chǎn)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(yīng)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(wěn)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(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的石子。既可以減少用水量，也可以相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)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(shè)計優(yōu)化措施

首先，精心設(shè)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(yīng)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(shè)計準則，生產(chǎn)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(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。

最后，避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)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(guān)，另外還與運輸工具、運距、轉(zhuǎn)運次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。在溫度較高的情況下進行施工，可以在施工現(xiàn)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(yīng)該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對原材料應(yīng)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(jiān)測與養(yǎng)生

為降低大體積混凝土的水化熱，在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。為能夠較準確地測量出砼內(nèi)部溫度，在砼中預(yù)埋測溫管，用水銀溫度計測溫。上下層溫差控制在15～20℃之內(nèi)。根據(jù)各測點的溫度，可及時繪制出混凝土內(nèi)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(yīng)的技術(shù)措施。

砼養(yǎng)護是大體積砼施工中一項十分關(guān)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(nèi)外溫差，促進砼強度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。從砼澆筑完成到終凝這段時間的養(yǎng)護對砼而言十分重要?；炷翝仓戤吅螅谄漤斆婕皶r加以覆蓋，要求覆蓋嚴密，并經(jīng)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(fā)和抵抗受太陽輻射與刮風(fēng)時溫度驟變，二是保持內(nèi)外溫差的穩(wěn)定。

4 結(jié)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(guān)，只有在確保工程不存在任何質(zhì)量問題的基礎(chǔ)上，才能進行下一個環(huán)節(jié)的施工。這就要求施工企業(yè)必須提高各個施工環(huán)節(jié)的技術(shù)水平。為確保高層建筑工程施工的質(zhì)量，必須了解施工現(xiàn)場的具體情況，重視大體積混凝土施工技術(shù)，只有這樣才能有效避免質(zhì)量問題及安全事故的出現(xiàn)。在高層建筑工程大體積混凝土施工中施工企業(yè)必須提高施工技術(shù)水平，才能確保工程的質(zhì)量及延長其使用年限。

參考文獻

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