大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板溫度收縮裂縫的控制研究

摘 要：鋼筋混凝土基礎(chǔ)板溫度收縮裂縫的成因十分復(fù)雜，它涉及工程建設(shè)的方方面面。如果不采取措施加以控制，那么對工程建設(shè)的傷害是巨大的，甚至還會導(dǎo)致建筑倒塌的嚴重后果。本文試圖闡述大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板的基本特點，分析大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)溫度收縮裂縫的基本原因，并采用較為成熟的辦法來對鋼筋混凝土的溫度進行控制，達到防止裂縫產(chǎn)生的目的。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；裂縫；工程

1 前言

關(guān)于大體積鋼筋混凝土，目前的定義不一。我國GB 50496-2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1米的大體量混凝土，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。其他國家對大體積混凝土有另外不一樣的定義。但實際上，無論是哪一種定義，都逃不開混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)尺寸以及混凝土內(nèi)外部的溫差值等范疇。當(dāng)前，大體積混凝土基礎(chǔ)溫度收縮裂縫的控制已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)深入思考的一個課題，而建筑物常見的問題就是出現(xiàn)裂縫。

裂縫是建筑物中普遍存在的問題，當(dāng)前控制裂縫的基本原則，主要集中在三個字，一個是抗，一個是放，一個是防。一般來說，建筑物的約束拉應(yīng)力與裂縫產(chǎn)生息息相關(guān)，如果建筑物沒有產(chǎn)生相對的約束應(yīng)力，那么其結(jié)構(gòu)就不會產(chǎn)生變形，建筑物也留有變形的余地，就可以盡可能避免裂縫的產(chǎn)生。但約束應(yīng)力一旦超過混凝土的抗拉強度，就會造成裂縫，因此，在建筑上通常以提高混凝土結(jié)構(gòu)拉伸的方法來抵抗建筑物的裂縫和變形。所以，行業(yè)內(nèi)很多的施工標(biāo)準(zhǔn)是在鋼筋的分布上進行合理的分配，盡量減少建筑物內(nèi)部約束的各種制約因子，使建筑物在一定的數(shù)值之內(nèi)可以進行自由的變位，這樣就能夠防止裂縫的產(chǎn)生。在當(dāng)前的工程施工過程當(dāng)中，要根據(jù)建筑物的實際情況，采取適宜的措施，才能達到事半功倍的效果。

2大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板的基本特點

當(dāng)前混凝土的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式，決定了混凝土的溫差和收縮變化，如果采取相關(guān)措施，也難以進行處理，建筑物就會產(chǎn)生裂縫。如果要防止建筑物出現(xiàn)裂縫，那么就一定要了解大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板的基本特點，只有深入了解其特點，才能夠采取相應(yīng)的措施，來防止建筑物裂縫的產(chǎn)生。

2.1防水要求

為了保證建筑物的安全，避免裂縫產(chǎn)生，要對建筑物進行防水施工，達到減少溫度收縮裂縫的目的。如果沒有做好防水施工，就有可能導(dǎo)致基礎(chǔ)板出現(xiàn)裂縫。裂縫一旦出現(xiàn)，不僅會對建筑物產(chǎn)生傷害，而且也會對住戶產(chǎn)生很大的困擾。因此，大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板的基本特點，就是要求一定要做好防水。一旦出現(xiàn)較長時間的雨天，能夠讓建筑物抵擋過多的水滲入，這樣就能夠增加建筑物的壽命。

2.2結(jié)構(gòu)面斷裂尺寸大

在建筑物混凝土澆筑作業(yè)完成之后，由于水泥的特性，混凝土內(nèi)部的溫度會有一定的變化，在初期，混凝土升溫的程度不高，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也不算太大，但是隨著混凝土的溫度逐漸降低，其內(nèi)部所產(chǎn)生的拉應(yīng)力會慢慢加大，導(dǎo)致建筑物開裂。一旦這種情況發(fā)生，裂縫的程度就會加深，對建筑物損害極大。因此，防止裂縫程度加深，已成為當(dāng)前建筑工程中必須要注意的問題。作為建筑工程的負責(zé)人及施工人員，必須采取相關(guān)措施來防止結(jié)構(gòu)面斷裂尺寸過大，否則后續(xù)處理起來會比較棘手。

2.3有特定的解決辦法

控制裂縫不能完全參照某些特定常規(guī)的方法，如復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)或者采用低熱水泥澆筑等。一般采用的方法就是進行溫度控制，降低混凝土的溫差。這是解決裂縫產(chǎn)生的重要措施和常用方法。混凝土在降溫幅度上如果能夠延緩，能起到良好的效果。因此，延緩它的降溫速度，盡可能讓混凝土緩慢地分段降溫，對于防止建筑物裂縫產(chǎn)生是相當(dāng)有效的。如前所述，控制裂縫產(chǎn)生應(yīng)該要遵循科學(xué)的處理原則，如加強建筑物的養(yǎng)護、改進建筑物的構(gòu)造設(shè)計等。

3大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)溫度收縮裂縫的特征和產(chǎn)生原因

裂縫屬于強度理論的范疇，它的擴張程度就是材料的破損程度。當(dāng)前，工程結(jié)構(gòu)裂縫問題普遍存在，而且成因十分復(fù)雜，因此必須要弄清楚裂縫的程度以及成因，才能更好解決裂縫產(chǎn)生的問題。

3.1大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)溫度收縮裂縫的特征

深層裂縫、貫穿裂縫和表面裂縫，是行業(yè)內(nèi)對裂縫進行的分類。深層裂縫，是指裂縫的部分切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，這種裂縫對于建筑物具有非常大的危害性，在施工當(dāng)中是絕對不允許出現(xiàn)的。一旦出現(xiàn)，建筑物可能存在較大的居住風(fēng)險。貫穿裂縫是指切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，破壞了建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、持久以及防水，影響建筑物的正常使用，這種裂縫對建筑物的損害也較大，因此當(dāng)前的工程施工，要想方設(shè)法杜絕貫穿裂縫的產(chǎn)生。表面裂縫是因建筑物表面溫度的冷卻而引起，這種裂縫程度較輕，通常出現(xiàn)在混凝土遇到寒冷天氣或者施工人員過早地降低建筑物表面的溫度的情況下，這種裂縫雖然對建筑物傷害不大，但是在施工過程中也應(yīng)當(dāng)及時地防止。無論是哪一種裂縫，都要采取相關(guān)的措施予以制止，防患于未然，在建筑物還未建成的時候，就要把各種常見問題考慮清楚，比如裂縫的分類以及裂縫產(chǎn)生的常見原因，一一考慮進去，做到心中有數(shù)。

3.2大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)溫度收縮裂縫產(chǎn)生的基本原因

3.2.1變形變化引起裂縫

建筑物使用久了會產(chǎn)生一定的變形，當(dāng)變形得不到滿足時，就會產(chǎn)生一定的應(yīng)力。應(yīng)力如果在正常數(shù)值之內(nèi)，就不會引起裂縫產(chǎn)生。但一旦應(yīng)力超過了建筑物的拉伸強度，裂縫就會難以避免。要控制這一類裂縫，需從原因出發(fā)，一方面增強建筑物適應(yīng)變形的能力，另一方面則要提高建筑物材料的強度，簡單來說就是讓建筑能夠更加長久。當(dāng)前，經(jīng)過多年實踐，已經(jīng)有相當(dāng)成熟的一套辦法來解決建筑物的變形變化問題，從而能夠減少建筑物裂縫的產(chǎn)生。

3.2.2荷載引起裂縫

許多結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài)和常規(guī)計算模型有一定的差距，荷載裂縫的形成是由于外荷載的直接應(yīng)力引起。這種主要應(yīng)力是按照常規(guī)計算而來的，即在建筑物落成之前，計算好建筑物的外荷載應(yīng)力。外荷載作用是引起建筑物荷載裂縫的重要原因。也就是說，建筑物落成之后，其他東西對建筑物產(chǎn)生了外力。荷載過高，建筑物沒有辦法再保持原來的狀態(tài)，就會產(chǎn)生內(nèi)部上的變化，表現(xiàn)為裂縫。荷載是當(dāng)前建筑物產(chǎn)生裂縫的常見原因，一般來說可以采取表面修復(fù)、結(jié)構(gòu)補強、水泥壓力灌注等等方法進行解決。

3.2.3內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力而引起裂縫

在澆筑時期，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生大量的水泥水化熱，內(nèi)部的溫度會快速上升，前期由于混凝土自身的散熱條件等因素影響，熱量會跑到大氣當(dāng)中。后期混凝土內(nèi)部的散熱條件逐漸變差，散發(fā)熱量難度增大，使混凝土內(nèi)部的溫度急劇上升，尤其是在澆筑后的幾天，內(nèi)部的溫度可以達到一個頂峰，這時，混凝土內(nèi)部溫度過高，而表面溫度過低，就會形成一個溫差上的梯度。這種溫差梯度會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。一旦混凝土的抗拉強度被這種拉應(yīng)力超過，就會導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生裂縫。這種情況在施工過程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)，當(dāng)前較為成熟的辦法是降低混凝土內(nèi)外部的溫差梯度，不讓內(nèi)外溫差過大，以盡量避免建筑物產(chǎn)生過高的應(yīng)力。

4大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)板溫度收縮裂縫的控制

在大多數(shù)的工程項目當(dāng)中，鋼筋混凝土的裂縫是普遍存在的問題，許多工程技術(shù)人員都在思考能不能采取行之有效的措施限制或者控制鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生。經(jīng)過多年實踐，現(xiàn)在常用的處理方法是采取綜合措施，包括選擇有利于抗拉性能的換混凝土級配、合理選擇結(jié)構(gòu)形式、采取保溫保濕的養(yǎng)護技術(shù)等，以避免裂縫的產(chǎn)生。但要注意的是，必須根據(jù)有效的防止裂縫的效果。

4.1合理使用混凝土材料

在工程項目開始之前，應(yīng)該合理地選用水泥的品種，根據(jù)施工條件，盡量選擇級配良好的石子來進行工程項目施工。如果是粗骨料，那么要針對石子的大小、每立方混凝土的使用水量、混凝土溫度等進行相應(yīng)控制。如果是細骨料，那么要以粗砂為主，每立方混凝土的溫度要適宜，減少混凝土的收縮程度。合理地使用混凝土的材料，是防止建筑物出現(xiàn)裂縫的重要因素。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)對于混凝土的材料要求較高，級配一定要達到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并且在使用材料的過程當(dāng)中，要按照特定的程序進行，這樣才能夠提升建筑物的質(zhì)量，防止裂縫的產(chǎn)生。

4.2摻雜正確的外料

在工程項目完工之后，可以根據(jù)工程的實際情況適當(dāng)摻雜外料，主要是為了防止混凝土溫度升高，減少混凝土的收縮。第一是減水劑，在混凝土中其他成分不變化的情況下，摻入減水劑可以提高混凝土早期和后期的強度，這種方法可以降低水泥的使用量，從而在混凝土的拉伸強度上有所提升。水化熱會隨水泥用量的降低而降低。第二是膨脹劑。混凝土當(dāng)中如果摻入膨脹劑，那么在養(yǎng)護期間，其能轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)壓應(yīng)力存在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，在一定程度上可以阻止混凝土開裂，即使不能避免，也能減輕或者延遲。膨脹劑發(fā)揮作用的時間是兩個月以后，這與工程施工中出現(xiàn)裂縫的時間基本一致，因此效果良好。

4.3完善施工的技術(shù)

一是降低混凝土的入模溫度。在建筑施工現(xiàn)場，要安排專門的工作人員對混凝土的澆筑時間以及等待時間進行專門的控制，并在混凝土的運輸管道上為混凝土進行散熱，而在現(xiàn)場施工過程當(dāng)中，一定要準(zhǔn)備好水源，經(jīng)常給混凝土運輸車澆水散熱。同樣，還可以降低原材料的入機溫度，采取噴水的方式來降低砂石等原材料的入機溫度。石子和水的比熱容不一樣，而這兩者都是使混凝土溫度升高的主要原因。因此加水?dāng)嚢杈湍苁够炷翜囟冉档?。另外，施工技術(shù)是關(guān)乎建筑物質(zhì)量的重要影響因素，如果施工技術(shù)非常完善，那么建筑物出現(xiàn)裂縫的可能性會很小，因此當(dāng)前行業(yè)對于施工技術(shù)的要求越來越高，以提升建筑物的質(zhì)量，防止裂縫的產(chǎn)生。

4.4嚴密監(jiān)測溫度

混凝土的內(nèi)部溫度變化，直接關(guān)系到建筑物是否產(chǎn)生裂縫，因此掌握混凝土內(nèi)部的溫度變化情況，有利于工作人員及時調(diào)整養(yǎng)護的措施。在當(dāng)前的工程建筑當(dāng)中，對大體積的鋼筋混凝土基礎(chǔ)板進行溫度上的監(jiān)測與控制以及進行應(yīng)力監(jiān)測，是非常有必要的。對建筑物進行養(yǎng)護的依據(jù)就是嚴密地監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度，特別是在工程早期完成的時候，混凝土內(nèi)部溫度上升較快，對此要采取有效的解決措施，按照先頻后疏的原則來進行處理，以確?；炷羶?nèi)部的與外部的溫差不會形成較大的差距。嚴密地監(jiān)測建筑物的溫度可以有效地防止建筑物出現(xiàn)裂縫，這是較為常用的一種辦法。

4.5提升養(yǎng)護技術(shù)

為了防止裂縫的產(chǎn)生，行業(yè)內(nèi)不斷地加強對建筑物的養(yǎng)護技術(shù)。要提升養(yǎng)護技術(shù)，就要充分了解當(dāng)前建筑物的特點、具體的養(yǎng)護技術(shù)要點和注意事項。其中一個行之有效的辦法是對建筑物進行保溫，降低混凝土的內(nèi)部與外部的溫差。對建筑物進行養(yǎng)護的過程中，應(yīng)該充分提升混凝土的抗裂能力，防止裂縫產(chǎn)生，同時要保持一定的濕度與抗風(fēng)程度，讓其內(nèi)部的溫差梯度不超過一個特定值，使混凝土能夠在良好的環(huán)境中得到養(yǎng)護，達到穩(wěn)固建筑物的目的。在混凝土澆筑工作完畢之后，應(yīng)該進行保溫處理，時間應(yīng)超過半個月，保持混凝土表面的濕潤，同時要控制混凝土的降溫速度以及內(nèi)外溫差值。此外，在模板被拆除之后，應(yīng)采取相關(guān)的措施應(yīng)對寒冷和干燥的天氣。

4.6改善邊界條件

因為受到一定的約束，建筑物會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的開裂，如果建筑物的結(jié)構(gòu)沒有受到約束，那么任意的變形都不會使建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力，不會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，因此如何降低結(jié)構(gòu)所受到的約束是一個值得思考的重要問題。當(dāng)前采取的措施，一般是設(shè)置應(yīng)力緩和溝，目的是將結(jié)構(gòu)表面的拉應(yīng)力減少一部分，可以有效地防止建筑物表面出現(xiàn)裂縫。還有一種方式是設(shè)置滑動層，在建筑物的接觸面上設(shè)置滑動層，可以在較大程度上減少建筑物的外約束力，而且對于減少溫度應(yīng)力也會起到一定的效果。

5結(jié)論

裂縫是導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生質(zhì)量問題的重要因素，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成了一套成熟的處理裂縫的做法和措施，盡管如此，由于在施工過程中的不規(guī)范以及混凝土質(zhì)量問題，在建筑物中避免會出現(xiàn)裂縫，這種情況下，就一定要采取抗、放、防這三種措施。這三種措施是相輔相成的，無論是哪一種防控的技術(shù)，都離不開這三個措施的范疇。一定要保證混凝土入模時進行嚴格把關(guān)，并且對混凝土進行溫度監(jiān)測，以避免建筑物裂縫的產(chǎn)生，為保證建筑物安全提供保障。

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