建筑大樓大體積混凝土裂縫控制要點(diǎn)分析

苗萌?莊作義?李唯

摘 要：本文首先對(duì)混凝土澆筑產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行了分類，指出了危害較大和沒有危害的裂縫類型，然后對(duì)裂縫原因進(jìn)行了分析;之后對(duì)混凝土澆筑裂縫的控制要點(diǎn)進(jìn)行了分析，包括合理設(shè)計(jì)鋼筋密度、地基處理、合理選擇原材料，為以后類似施工提供了必要的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：建筑;大體積;混凝土澆筑;裂縫;原因;控制措施

高層住宅是當(dāng)前我國(guó)各大城市建筑的主要形式，樓基礎(chǔ)往往需要澆筑大面積、大體積混凝土以滿足承載力要求，而如何減少大體積混凝土內(nèi)部縫隙對(duì)保證基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定性意義重大。

1 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因分析

1.1 混凝土裂縫分類

1.1.1 微觀裂縫

混凝土微觀裂縫是肉眼看不見的，寬度在0.05mm以下，當(dāng)大于該值后就會(huì)發(fā)展為宏觀裂縫。澆筑的大體積混凝土必然會(huì)有裂縫，我們只是將裂縫控制在0.05mm以下即可。

微觀裂縫有以下三種：粘著裂縫、水泥石裂縫、集料裂縫，其中前兩種占比例較大。微觀裂縫與混凝的基本性質(zhì)（彈塑性、強(qiáng)度、泊松比等）直接相關(guān)，相關(guān)學(xué)者通過試驗(yàn)表明：當(dāng)載荷達(dá)到混凝土極限載荷的80%以上時(shí)，才會(huì)使微觀裂縫擴(kuò)大并相互連接，直至完全破壞[1]。

1.1.2 溫度裂縫

大體積混凝土按照裂縫深度不同分為三類：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。其中后兩者對(duì)建筑整體傷害很大，必須予以消除，而表面裂縫不算結(jié)構(gòu)性裂縫[3]。

1.2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.2.1 混凝土本身干燥收縮

混凝土澆筑完成后水分會(huì)逐漸散失，體積也會(huì)收縮，這就會(huì)產(chǎn)生干燥收縮裂縫?；炷恋母稍锸怯赏舛鴥?nèi)逐漸進(jìn)行，產(chǎn)生的裂縫也大都分布在很淺的位置，寬度在0.05～0.1mm之間。這些裂縫在一般情況下不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，但是會(huì)加速內(nèi)部鋼筋的腐蝕，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的壽命和承載力。

1.2.2 用水量的影響

混凝土攪拌必然會(huì)用到水，一般需要用水量占整個(gè)混凝土總重的40%左右，其中很大一部分會(huì)從模板縫隙滲出，另外一部分靠蒸發(fā)。若用水量過大，混凝土內(nèi)部就會(huì)留水較多，這就在內(nèi)部蒸發(fā)過程中出現(xiàn)較大孔洞，降低強(qiáng)度。此外，毛細(xì)管在失水過程中也會(huì)因水表面張力增大而產(chǎn)生收縮裂縫。

1.2.3 骨料品種影響

骨料品種也會(huì)對(duì)混凝土的收縮量產(chǎn)生較大影響，目前常用的骨料及年收縮率數(shù)據(jù)詳見下表1所示，由表1可知：石英、石灰花崗巖的收縮率較小，砂巖的收縮率最大。因此要避免使用過多的粉砂作為細(xì)骨料。

表1? 各種骨料收縮率數(shù)據(jù)

骨料種類 吸水率（%） 收縮率/年（10-4%）

砂巖 5.0 12.07

石英巖 0.35 3.25

花崗巖 0.84 4.77

板巖 1.32 5.98

石灰?guī)r 0.25 4.12

.2.4 摻合料影響

引氣劑的摻入會(huì)增加混凝土的收縮程度，但是當(dāng)混凝土含氣量在5%以下時(shí)對(duì)收縮性影響較小;減水劑和緩凝劑能夠減小混凝土水灰比，會(huì)增加混凝土干縮速度，因此最佳摻量要試驗(yàn)確定。粉煤灰能夠代替一部分水泥，這會(huì)降低混凝土收縮值，對(duì)減少裂縫是有利的。

2 大體積混凝土裂縫控制措施分析

2.1 合理設(shè)計(jì)分布鋼筋密度

根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究成果，配筋后的混凝土極限抗拉會(huì)明顯提升，估算公式見（2-1）所示。

（2-1）

式中：ε —— 配筋后混凝土極限抗拉強(qiáng)度;

Rf —— 混凝土抗裂強(qiáng)度;

P —— 截面配筋率;

d —— 鋼筋直徑。

由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知：在大體積混凝土澆筑結(jié)構(gòu)中適當(dāng)設(shè)計(jì)分配鋼筋，可有效減少溫度應(yīng)力或收縮應(yīng)力所造成的內(nèi)部裂縫，有效提高混凝土整體安全穩(wěn)定性。

2.2 地基處理措施

地基太軟或太硬都會(huì)對(duì)混凝土裂縫也會(huì)有一定影響，經(jīng)過大量研究結(jié)果表明：（1）若地基太軟，可以利用一定厚度的砂墊層來加固地基，既能提高承載力，又可以吸收地基部分水分，并且能夠減小地基對(duì)混凝土的約束作用;（2）若地基太硬，則可以在基礎(chǔ)底部設(shè)計(jì)一層“瀝青油氈+砂卵石層”或者瀝青砂漿，能夠給混凝土一定的變形空間。

2.3 選擇合適的原材料

2.3.1 水泥的選擇

大體積混凝土澆筑所用水泥在選擇時(shí)，除了滿足強(qiáng)度等基本要求外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注“水化熱、坍落度”等因素，目前大體積混凝土澆筑工程常用的水泥品種為礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。

礦渣硅酸鹽水泥水化熱小，但是早期強(qiáng)度低，干縮性、泌水性均較大;而普通硅酸鹽水泥除了水化熱大這個(gè)缺點(diǎn)以外，但具有收縮變形小、早期硬度大等優(yōu)點(diǎn)，因此若在施工現(xiàn)場(chǎng)有降低混凝土溫度措施，則推薦采用普通硅酸鹽水泥。

2.3.2 骨料的選擇

選擇骨料時(shí)應(yīng)選擇熱膨脹系數(shù)小、含泥量低、連續(xù)級(jí)配好的骨料。其中粗骨料的最大粒徑在允許范圍內(nèi)盡量大，在同體積內(nèi)可以減少水泥用量，降低混凝土料的水化熱。細(xì)骨料一般采用河砂，砂率過高會(huì)利于泵送，使堵管概率下降，但同時(shí)細(xì)骨料含量過高會(huì)使粗骨料少，進(jìn)而水泥量又會(huì)增加。因此，在滿足泵送順利的前提下盡量減少細(xì)骨料的含量，而且河砂顆粒越粗越好。

2.3.3 摻合料的選擇

混凝土摻合料主要包括粉煤灰和礦渣，其中粉煤灰最為常見，它對(duì)降低混凝土孔隙率、裂縫產(chǎn)生作用明顯，但是會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。因此在滿足強(qiáng)度前提下，盡量提高粉煤灰摻量。

3 結(jié)語

大體積混凝土澆筑工程在當(dāng)前的建筑形式中很常見，尤其是高層建筑必須要求有堅(jiān)實(shí)牢固的澆筑基礎(chǔ)。在進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)，必須選擇合適的時(shí)間，保證施工環(huán)境溫度較低，所以很多工地會(huì)選擇在夜間澆筑施工。另外還可以采取一些混凝土降溫措施，將水化熱產(chǎn)生的能量帶走，具體措施還需要技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況來確定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余祖國(guó)， 何春茂. 筏板基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫的數(shù)值模擬及施工質(zhì)量控制[J]. 沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2010（05）：103-109.

[2] 譚敏崇. 淺議某超高層大體積混凝土裂縫控制[J]. 廣東建材， 2014， 000（002）：27-28，29.

[3] 張凌怡， 劉衛(wèi)東， 錢海波，等. 超長(zhǎng)大體積混凝土施工中的裂縫控制[J]. 施工技術(shù)， 2016， 045（018）：74-76.

作者簡(jiǎn)介：苗萌，男，（1987.04—），山東單縣人，畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科，工程師，主要從事建筑工程施工。

莊作義，男，（1984.03—），山東成武人，畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科，工程師，研究方向：建筑工程施工

李唯，女，（1984.10—），山東臨沂，畢業(yè)于青島理工大學(xué)，本科，工程師，主要從事建筑工程施工。