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

【關(guān)鍵詞】高層建筑超厚底板；大體積砼；溫度裂縫控制

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(jié)出一套簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、高效的高層建筑超厚底板大體積砼施工技術(shù)理論體系，便成為在施工技術(shù)中需要解決的現(xiàn)實(shí)課題。從以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，底板大體積砼質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量，并且占有相當(dāng)可觀的成本造價(jià)。如何進(jìn)行準(zhǔn)確的技術(shù)設(shè)計(jì)，周密的施工組織和嚴(yán)格的成本控制，整個(gè)施工設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)研究的課題。與一般的鋼筋砼相比，大體砼其有以下特征:結(jié)構(gòu)厚實(shí)、砼量大、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高、水泥水化熱易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度和收縮變形。建筑工程中的大體積砼，相對(duì)來(lái)說(shuō)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(jī)理

混凝土是由多種材料組成的非勻質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強(qiáng)度、良好的耐久性及抗拉強(qiáng)度低、抗變形能力差、易開(kāi)裂的特性?；炷恋牧芽p理論不少，有唯象理論、統(tǒng)計(jì)理論、構(gòu)造理論、分子理論和斷裂理論。本文以唯象理論為基礎(chǔ)，考慮材料的某些構(gòu)造、結(jié)構(gòu)形式、施工特點(diǎn)及時(shí)間關(guān)系，提出結(jié)構(gòu)物裂縫的分析方法。借助于現(xiàn)代化的試驗(yàn)設(shè)備，可以證實(shí)在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見(jiàn)的微觀裂縫?！拔⒂^裂縫”亦稱“肉眼不可見(jiàn)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(jié)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(jié)構(gòu)要求變形，當(dāng)變形受到約束得不到滿足時(shí)，引起應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過(guò)砼抗拉強(qiáng)度時(shí)就引起裂縫。為此，裂縫的產(chǎn)生既與變形大小有關(guān)，又與約束的強(qiáng)弱有關(guān)。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形變化時(shí)，不同結(jié)構(gòu)之間和結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)之間都會(huì)產(chǎn)生約束，前者稱為“外約束”，后者稱為“內(nèi)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(duì)說(shuō)來(lái)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(yīng)力占主要地位，因此我們要重點(diǎn)研究由結(jié)構(gòu)變形和外約束引起的應(yīng)力。

2.大體積砼裂縫機(jī)理

大體積砼施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是砼由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和砼各質(zhì)點(diǎn)間的約束(內(nèi)約束)阻止這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過(guò)砼能承受的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.1水泥水化熱

水泥在水化過(guò)程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積砼內(nèi)部熱量的主要來(lái)源。由于大體積砼截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，所以會(huì)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(nèi)的水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨砼的齡期按指數(shù)關(guān)系最增長(zhǎng)，一般在10d左右達(dá)到最終絕熱溫升，但由于結(jié)構(gòu)自然散熱，實(shí)際上砼內(nèi)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(jié)構(gòu)在變形變化時(shí)，會(huì)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(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)是溫差和砼線膨脹系數(shù)的乘積。由于結(jié)構(gòu)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(kāi)裂。無(wú)約束就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，因此，改善約束對(duì)于防止混凝土開(kāi)裂有重要意義。

2.3外界氣溫變化

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，外界氣溫的變化對(duì)大體積混凝土開(kāi)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(huì)增加混凝土的降溫幅度，特別在外界氣溫驟降時(shí)，會(huì)增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對(duì)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)。混凝土中多余水分的蒸發(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(yīng)力。

3.防止砼溫度裂縫的施工技術(shù)措施

3.1控制混凝土溫升

大體積混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)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(duì)降低溫度應(yīng)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(qiáng)度在28d之后繼續(xù)增長(zhǎng)，且在預(yù)計(jì)的時(shí)間能達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)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(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生表面裂縫。給予適當(dāng)?shù)某睗耩B(yǎng)護(hù)條件，防止混凝土表面脫水產(chǎn)生干縮裂縫;使水泥順利進(jìn)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(jié)構(gòu)計(jì)算溫差，防止產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力和產(chǎn)生溫度裂縫，對(duì)混凝土進(jìn)行保濕和保溫養(yǎng)護(hù)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(guò)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(duì)防止產(chǎn)生溫度裂縫亦起一定的作用。混凝土的收縮值和極限拉伸值，除與上述的水泥用量、骨料品種和級(jí)配、水灰比、骨料含泥量等有關(guān)外，還與施工工藝和施工質(zhì)量密切相關(guān)。對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)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(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%一20%左右，從而提高抗裂性。

3.4施工監(jiān)測(cè)

為了進(jìn)一步了解大體積混凝土水化熱的大小，不同深度處溫度場(chǎng)升降的變化規(guī)律，隨時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度情況，以便有的放矢地采取相應(yīng)技術(shù)措施確保工程質(zhì)量，可在混凝土內(nèi)不同部位埋設(shè)鋼熱傳感器，用混凝土溫度測(cè)定記錄儀，進(jìn)行施工全過(guò)程的跟蹤和監(jiān)測(cè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

高層建筑超厚底板大體積砼的施工質(zhì)量除了必須滿足強(qiáng)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(shù)難題。大部分砼結(jié)構(gòu)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(chǎng)”的辦法，取得滿意的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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