■袁和平 ■中國建筑第四工程局有限公司,廣東 廣州 510310
目前,隨著我國城市經(jīng)濟的迅速發(fā)展,高層建筑的數(shù)量不斷越多,建筑基礎常采用箱型基礎和筏板基礎,從中促進大體積混凝土在建筑施工中得到了廣泛的應用。然而,混凝土施工常受外界溫度變化的影響,對其抗?jié)B性要求也越來越高。所以,如何控制好大體積混凝土的裂縫,提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性成為了建筑技術(shù)人員首要關注的話題。本文結(jié)合工程實踐經(jīng)驗,主要就高層建筑大體積混凝土裂縫的原因及預防措施進行了論述。
某高層住宅樓,地下1 層,地面以上18 層,總高61.4m,采用柱下平板式筏形基礎,筏板厚度1000mm,混凝土等級為C35,地下室基礎埋深-5.82m。本工程筏板基礎混凝土采用一次性連續(xù)澆筑,混凝土量約為5000m3,為大體積混凝土施工。大體積混凝土施工經(jīng)常出現(xiàn)混凝土裂縫問題,需要做好相應的預防措施。
大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要是是由于混凝土內(nèi)外溫差過大、混凝土收縮變形、堿—骨料反應等因素。
大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚,表面系數(shù)相對較小,所以水泥水化時產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易及時散發(fā),以至于越積越高,但外部混凝土澆筑后未及時采取覆蓋保溫措施,或環(huán)境溫度過低,使混凝土內(nèi)外溫差過大,膨脹不一致?;炷帘砻姹惝a(chǎn)生拉應力,內(nèi)部產(chǎn)生壓應力,當這種拉應力超過混凝土硬化過程中的抗拉強度時,便產(chǎn)生了裂縫。產(chǎn)生這種裂縫的主要影響因素是水泥水化熱過大、環(huán)境溫度低;混凝土澆筑時分層、分段過于厚大;未采取降低大體積砼內(nèi)部溫度的措施;澆筑完混凝土后未及時采取外部保溫養(yǎng)護措施等。
混凝土在空氣中凝結(jié)硬化時體積要縮小,產(chǎn)生收縮變形,這種變形不同程度的受到外部的約束,這種約束作用,就會在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應收縮應力,當產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度,就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素有混疑土中的水泥用量、水泥品種以及結(jié)構(gòu)的配筋率,混凝土中水泥用量越高,混凝土收縮就越大,構(gòu)件的配筋率越大,對混凝土的收縮約束作用就越大,就越容易產(chǎn)生裂縫。
當混凝土中含有堿活性骨料和堿含量過高的水泥,或受到含可溶性硫酸鹽的水作用,反應的生成物遇水可產(chǎn)生膨脹,由于混凝土各組分體積變化特性的差異所造成混凝土不均勻應力,會破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu),并影響水泥石與骨料顆粒之間的膠結(jié),形成裂縫。另外某些介質(zhì)與水泥結(jié)合會形成一種可溶性較低的化合物,由于這種化合物的體積比生成這些化合物的水泥漿體積大,使混凝土產(chǎn)生裂縫。在密實的混凝土中,這類浸蝕破壞大多屬于表面性。
水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣,其他成分依次為硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣。另外,水泥越細發(fā)熱速率越快,但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強度,以減少水泥的用量。
(1)減少混凝土中的水泥用量,改善骨料級配,優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰,可以增加混凝土的密實度,提高抗?jié)B能力,改善混凝土的工作度,降低最終收縮值,利用粉煤灰作混凝土的摻合料,降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升,提高混凝土的后期強度及其抗裂能力;(2)降低混凝土的澆筑溫度,拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻;(3)埋設水管,冷水降溫;(4)規(guī)定合理拆模時間,氣溫驟降時做好混凝土表面保溫措施,避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度;(5)在寒冷季節(jié),對在施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),采取保溫措施。
總之,大體積混凝土的裂縫對建筑結(jié)構(gòu)危害很大,嚴重影響了建筑的耐久性和安全性。本文通過工程實際分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因,并從材料選擇、溫度控制、施工質(zhì)量控制和養(yǎng)護方面提出了相應的預防措施,旨在有效地減少混凝土的裂縫的發(fā)生率,從而避免裂縫對建筑結(jié)構(gòu)造成危害。
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