高層建筑基礎底板溫度裂縫產生的原因及防治

安東風

(太原師范學院基建辦，山西太原 030002)

1 概述

高層建筑基礎多采用箱基和筏基，底板厚度大且配有較大的深梁。底板大體積混凝土結構的溫度裂縫問題一直是影響工程質量和使用功能的主要質量通病，如不采用相應措施，將會直接影響基礎結構的抗滲、抗裂、抗侵蝕功能和耐久性。

本文就高層建筑基礎底板溫度裂縫產生原因及防治作一簡要陳述。

2 工程概況

太原師范學院高層住宅樓，建筑面積52 178 m2，占地面積1 873 m2，地下1層，地上 25層，剪力墻結構，基底壓力約為500 kPa。基礎形式為鋼筋混凝土筏形基礎，深梁高0．5 m，筏片厚1．0 m。采用靜壓式預制鋼筋混凝土空心管樁。

3 基礎結構溫度裂縫的種類及其成因

如圖1a)所示的是溫升引起的表面裂縫。混凝土澆筑時，水泥在水化過程中要發出一定的熱量，由于體積大，積聚在內部的水化熱不易散發，從而在近表面區域形成較大的溫度梯度，引起較大的表面拉應力。當表面拉應力超過混凝土早期抗拉強度，就會在混凝土表面產生裂縫。圖1b)表現的是結構性裂縫。混凝土在硬化過程中，因降溫而產生收縮所引起的。收縮時，受到基底或結構本身的約束后，就會產生很大的收縮應力表現為拉應力。當它超過混凝土該階段的抗拉強度時即產生這兩種裂縫，并且會發展成貫穿完全斷面的結構性裂縫，帶來重大危害。這些裂縫不容忽視，都會給防水、抗侵蝕和耐久性帶來嚴重的問題。

圖1 基礎結構溫度裂縫示意圖

4 基礎底板裂縫的有效防治措施

4．1 防止表面裂縫的措施

許多工程實踐表明，當混凝土內部與表面最大溫差ΔT＜20℃時，不會產生表面裂縫，因此降低和控制ΔT是防止表面裂縫的關鍵。具體措施有:

1)采用低水化熱的水泥如礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等，并在滿足設計強度要求的前提下，盡可能減少水泥用量，以減少水泥的水化熱。摻加粉煤灰不僅是一項節能措施而且具有許多特性，對水灰比和環境溫度更為敏感。在低水灰比情況下在較高溫度環境中，粉煤灰混凝土強度增長速率比普通混凝土明顯。高效減水劑的使用為低水灰比創造了條件，大體積混凝土的溫升為較高溫度環境創造了條件，因此粉煤灰的應用條件在大體積混凝土中十分優越。

2)用冰水拌和混凝土，同時在砂、石堆放場搭設棚架防止日曬，進料前用冷水沖骨料，降低其入機溫度。

3)表面養護，控制混凝土表面溫度。混凝土澆筑后立即覆蓋塑料薄膜，保溫養護，終凝后立即向混凝土灑水養護(揭起薄膜)，保溫7 d，在3 d后，要控制灑水溫度，不得把冰涼的自來水直接灑向混凝土。

4．2 防止底板和側墻收縮裂縫的措施

1)設置基礎滑動層。

若基礎大體積混凝土澆筑在堅實的基巖或樁基較密時，會產生很大的外約束應力，處理不好，會產生從底部開裂甚至向上延伸發展成貫穿裂縫，引起具有較大危害的滲漏。經理論分析實踐證明，若基礎底部設置滑動層，可大大改善地基與基礎之間的接觸狀態，減少地基產生的外約束力，有效防止底板裂縫產生。滑動層目前多采用瀝青類材料，一般在涂刷瀝青層后再加鋪一層油氈。

2)合理抗裂性。

合理分縫分塊可縮小約束范圍，從而減輕約束作用，還可利用澆筑塊層面散熱，從而有效控制底板和側墻收縮裂縫。同時接縫處理必須滿足防滲要求。其中伸縮縫是為了防止結構因尺寸過長導致約束應力過大而自覺設置的一種構造縫，其間距一般控制在25 m～30 m;施工縫是為了方便施工和在施工期間進行必要的技術間隙而設置的縫;后澆縫是現澆整體式鋼筋混凝土結構中只在施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫。

3)合理配置限裂鋼筋。

合理配筋(一般配筋率在0．2%～0．5%)可以有效約束混凝土的極限拉伸率。何為合理，簡而言之，配筋應做到細、密，符合一定的配筋率。當混凝土局部較厚時，表面布6 mm～8 mm的細密鋼筋可起到減輕混凝土收縮，限制裂縫發展的作用。

4)按設計要求嚴格從選定配合比入手，選擇合適的摻合料、緩凝減水劑，通過試配每立方米混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高絕熱溫升，從根本上解決升溫階段的裂縫產生。混凝土澆筑時，在振動界限(混凝土經振搗后能恢復塑性狀態的時間)以前給予二次振搗，能排除混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現裂縫，減少內部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高10%～20%左右，從而提高抗裂性。

5 結語

通過以上措施，該工程在基礎混凝土澆筑完畢后，收到了良好的效果，不但未出現貫穿的混凝土裂縫，甚至表面裂縫都極少，達到了預期的效果。

［1］ 范建國，徐椿萱．基礎大體積混凝土裂縫控制的工程實例分析［J］．山西建筑，2011，37(6):88-89．