李建雄

（榆林建工集團(tuán)有限公司 陜西榆林 719000）

高層建筑大體積鋼筋混凝土裂縫的防治

李建雄

（榆林建工集團(tuán)有限公司 陜西榆林 719000）

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)不斷向前推進(jìn)，大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將越來(lái)越多的應(yīng)用于高層建筑的建設(shè)之中。本文基于此，首先簡(jiǎn)述了高層建筑大體積混凝土特點(diǎn)及裂縫成因，為后續(xù)工作提供了必要的理論基礎(chǔ)，然后重點(diǎn)探討了高層建筑大體積鋼筋混凝土裂縫的防治工作，望給相關(guān)的工程人員提供一定的參考價(jià)值。

大體積混凝土；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；影響因素；控制對(duì)策

1 前言

隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投入力度的不斷增大以及我國(guó)建筑行業(yè)的不斷完善，我國(guó)城市中的高層建筑乃至特高層建筑開(kāi)始呈現(xiàn)出了飛速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，相應(yīng)的大體積鋼筋混凝土工程數(shù)量也越來(lái)越多。由于在高層建筑中，大體積混凝土往往具有長(zhǎng)度、寬度、厚度尺寸較大、澆筑面和澆筑工作量較大、整體性要求高等一系列特點(diǎn)，故對(duì)于相關(guān)工程人員和施工技術(shù)的要求也較高，再加上大體積混凝土工程往往會(huì)由于在構(gòu)建內(nèi)部因水化熱導(dǎo)致40℃以上的內(nèi)外溫差，故如何加強(qiáng)相應(yīng)的裂縫防治工作同樣也值得相關(guān)人員進(jìn)一步深思。

2 高層建筑大體積混凝土特點(diǎn)及裂縫成因簡(jiǎn)述

現(xiàn)代工程領(lǐng)域中，大體積混凝土在高層建筑、水利水電等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，除了上述的長(zhǎng)度、寬度、厚度尺寸、澆筑量較大等特點(diǎn)以外，大體積鋼筋混凝土還有如下特點(diǎn)：

2.1 溫度變化容易引起多種裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的特性，如果在高層建筑大體積混凝土的澆筑過(guò)程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度或外部環(huán)境發(fā)生較大幅度改變時(shí)，混凝土自身會(huì)產(chǎn)生一定程度的變形，在分子間內(nèi)部作用力的影響下，這種變形的趨勢(shì)會(huì)被壓制，那么結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就極有可能超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度，從而形成裂縫。在高層建筑中，溫度裂縫一般因出現(xiàn)部位劃分為表面裂縫、深層裂縫與貫穿裂縫三類(lèi)。其中，表面溫度裂縫多出現(xiàn)在溫差較大的內(nèi)外墻面之間，如圖1和圖2所示，這類(lèi)部位在澆筑的初期過(guò)程中所產(chǎn)生的水化熱會(huì)使得混凝土表面溫度大幅度上升，但由于混凝土外部和內(nèi)部的散熱條件不同，內(nèi)部溫度上升較之外部溫度而言較快，而隨著彈性模量的增高以及時(shí)間的流逝，當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，過(guò)大的溫差就會(huì)引起表面裂縫。而深層裂縫與貫穿裂縫兩種則多出現(xiàn)在高層建筑的現(xiàn)澆混凝土或大體積剛性基礎(chǔ)上，在澆筑過(guò)程中，這類(lèi)地基若是未采用隔離放熱措施或是設(shè)置的縮縫間距過(guò)大，那么水泥水化熱過(guò)程中產(chǎn)生的熱量與其它因素共同作用，就極有可能形成成貫穿狀的深層裂縫。

圖1 大體積混凝土水化熱曲線(xiàn)

圖2 混凝土內(nèi)外溫差產(chǎn)生的應(yīng)力示意圖

2.2 濕度變化容易產(chǎn)生不均勻變形

大體積混凝土的主要成由骨料、水泥石、水構(gòu)成，這些材料均屬于非勻質(zhì)材料，在高層建筑的施工過(guò)程中，由于外界溫度條件、濕度條件的影響，大體積混凝土可能會(huì)產(chǎn)生不均勻的變形，例如骨料收縮、水泥石收縮等等，如果未能及時(shí)加以防治，那么這些變形在分子之間約束力的影響下，會(huì)引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水泥石微裂縫或粘結(jié)微裂縫。

2.3 混凝土拉應(yīng)力過(guò)大容易引起剪切裂縫

因靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的直接應(yīng)力裂縫及次應(yīng)力裂縫，統(tǒng)稱(chēng)為荷載裂縫，在高層建筑大體積混凝土的施工過(guò)程中，應(yīng)力主要是由作用在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的靜荷載或動(dòng)荷載所引起的。例如采用螺紋鋼筋時(shí)，如圖3所示，彎矩最大截面附近可能會(huì)出現(xiàn)與受拉方向垂直，并且逐漸向中軸方向延伸的彎曲裂縫，如果高層建筑的結(jié)構(gòu)配筋較少，這類(lèi)裂縫極有可能導(dǎo)致整個(gè)混凝土機(jī)構(gòu)的脆性破壞，沿45°方向在梁端中下部出現(xiàn)剪切裂縫。

圖3 彎曲裂縫和剪切裂縫示意圖

3 高層建筑大體積混凝土裂縫的防治對(duì)策分析

3.1 加強(qiáng)材料的控制與選擇工作

在高層建筑大體積混凝土的施工過(guò)程中，加強(qiáng)材料的控制與選擇對(duì)防治混凝土裂縫有著重要作用，優(yōu)質(zhì)的材料能夠有效避免因材料不合格引起的多項(xiàng)裂縫。具體可從以下幾個(gè)方面著手：①適當(dāng)在滿(mǎn)足高層建筑鋼筋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，降低水泥用量，同時(shí)添加礦渣粉、粉煤灰等材料來(lái)降低混凝土的溫度上升幅值。②添加合適的外加劑來(lái)降低水化熱釋放速度，延緩凝結(jié)時(shí)間，如果條件允許，盡可能避免采用冷接縫的方式來(lái)提升高層建筑大體積混凝土施工的流動(dòng)性。

3.2 降低骨料溫度及控制入模溫度

正如上文中所論述的，外界氣溫變化和水化熱會(huì)對(duì)混凝土內(nèi)部的溫度有至關(guān)重要的影響，因此，降低骨料溫度及控制大體積混凝土的入模溫度可以有效防治高層建筑中常見(jiàn)的溫度裂縫。具體可從以下幾個(gè)方面著手：①提升施工場(chǎng)次的骨料堆放高度，若施工時(shí)間為夏季，還應(yīng)當(dāng)在骨料倉(cāng)和混凝土的運(yùn)輸車(chē)輛上搭設(shè)小型防曬棚，避免因陽(yáng)光直射引起骨料內(nèi)部溫度過(guò)高。②利用合適的降溫方式對(duì)施工場(chǎng)地及倉(cāng)庫(kù)溫度加以控制，一般攪拌站的水泥室溫度以20℃左右為佳，濕度需要大于50RH。常見(jiàn)的降溫方式包括粗集料的冷卻降溫、冷卻混凝土拌合水降溫、運(yùn)用冰取代部分拌合水等等。實(shí)踐表明，水泥降溫后水化熱會(huì)有顯著下降，能夠最大化避免因水化熱過(guò)高引起的大體積混凝土溫度裂縫。③對(duì)混凝土的入模溫度加以控制，一般夏季天氣混凝土入模溫度不應(yīng)高于30℃，冬季不應(yīng)低于5℃，常用的降溫方式包括遮蓋、灑水、拌冰屑等，冬季則可適當(dāng)采用熱水拌和、加熱骨料等方式來(lái)提升混凝土溫度。

3.3 合理分層分塊進(jìn)行大體積混凝土澆筑

大體積混凝土的施工難度較大，因此，采用合適的澆筑方式對(duì)大體積混凝土進(jìn)行分層分塊澆筑對(duì)保障混凝土施工質(zhì)量有著重要意義。一般情況下，高層建筑的澆筑厚度需要參考混凝土的和易性和振搗器的作用深度，常選用的澆筑厚度為300～500mm，如果高層建筑為超厚地板大體積鋼筋結(jié)構(gòu)，那么澆筑厚度可大于500mm。常使用的大體積混凝土分層分塊澆筑方式包括整體分層連續(xù)澆筑和推移式連續(xù)澆筑兩種，但無(wú)論是哪種澆筑方法，一般都需要對(duì)澆筑的每一步的時(shí)間間隔進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保層間最長(zhǎng)的間歇時(shí)間不大于混凝土的初凝時(shí)間，即盡可能做到連續(xù)澆筑，從而避免因澆筑熱量不穩(wěn)定形成混凝土裂縫。如果施工過(guò)程中材料預(yù)算較高且混凝土供應(yīng)量能夠得到保障，施工人員也可以采用和二次振搗工藝與多點(diǎn)澆筑結(jié)合的方式進(jìn)行澆筑，在提升工作效率的同時(shí)降低裂縫產(chǎn)生的可能性，如條件不允許，則應(yīng)當(dāng)從整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最低處開(kāi)始沿長(zhǎng)邊方向自一端向另一端進(jìn)行連續(xù)澆筑。

3.4 采用多種方式防止鋼筋銹蝕裂縫擴(kuò)大

鋼筋銹蝕裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑較常出現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)上文中提到的成因，施工人員在高層建筑的施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加大混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度，控制混凝土的水灰比，且有效加強(qiáng)振搗工作，從而最大可能地保障混凝土自身結(jié)構(gòu)的完好性，防治周?chē)寥乐杏泻﹄x子的入侵。如果施工時(shí)間位于冬季，則應(yīng)當(dāng)降低含氯鹽的外加劑用量，必要時(shí)可考慮加入阻銹跡，避免外露的鋼筋混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致銹蝕裂縫。

3.5 做好大體積混凝土表面保溫工作

剛澆筑完成的大體積混凝土往往較為脆弱，如果長(zhǎng)期暴露在不利的溫度和濕度條件下，可能會(huì)因內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生干縮裂縫或冷縮裂縫。因此，做好大體積混凝土表面保溫工作是防治高層建筑大體積鋼筋混凝土裂縫的重要舉措，其可以通過(guò)人為控制混凝土的散熱過(guò)程來(lái)減少混凝土表面與外界溫度的溫度梯度，實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)。常用的保溫措施包括配備塑料薄膜、鋪設(shè)阻燃保溫被、涂敷養(yǎng)護(hù)劑涂層等等，實(shí)踐表明，高層建筑的大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間在28d以上能夠取得較好效果，在條件允許的情況下，還可通過(guò)在混凝土內(nèi)部埋設(shè)熱敏元件的方式進(jìn)行溫度監(jiān)控，從而為調(diào)整保溫措施提供必要的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)降低人工工作量并最大化保溫效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)階段高層建筑大體積混凝土的施工工程實(shí)際情況，筆者認(rèn)為防治大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的多種裂縫工作具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。相關(guān)的施工人員和管理人員需要立足于此，在了解大體積混凝土施工過(guò)程的影響因素的基礎(chǔ)上，秉承精益求精的重要態(tài)度，對(duì)可能出現(xiàn)的裂縫采取必要的防治措施，有效保障高層建筑的施工質(zhì)量。

[1]陳衛(wèi)康.大體積鋼筋混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及控制措施[J].中國(guó)城市建設(shè)，2014，7（20）：177～180.

[2]張靖.建筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制技術(shù)研究[J].湖南建筑學(xué)院院報(bào)，2009，1（11）：107～108.

[3]魏軍.大體積混凝土裂縫控制與工程應(yīng)用[J].大眾科技，2008，7（85）：18～20.

TU755.7

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1673-0038（2015）35-0040-02

2015-7-29

李建雄（1963-），男，工程師，主要從事工程造價(jià)方面的工作。