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

（榆林建工集團有限公司 陜西榆林 719000）

隨著我國現(xiàn)代化建設不斷向前推進，大體積鋼筋混凝土結構將越來越多的應用于高層建筑的建設之中。本文基于此，首先簡述了高層建筑大體積混凝土特點及裂縫成因，為后續(xù)工作提供了必要的理論基礎，然后重點探討了高層建筑大體積鋼筋混凝土裂縫的防治工作，望給相關的工程人員提供一定的參考價值。

大體積混凝土；結構特點；影響因素；控制對策

1 前言

隨著國家對基礎設施的投入力度的不斷增大以及我國建筑行業(yè)的不斷完善，我國城市中的高層建筑乃至特高層建筑開始呈現(xiàn)出了飛速發(fā)展的態(tài)勢，相應的大體積鋼筋混凝土工程數量也越來越多。由于在高層建筑中，大體積混凝土往往具有長度、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，故對于相關工程人員和施工技術的要求也較高，再加上大體積混凝土工程往往會由于在構建內部因水化熱導致40℃以上的內外溫差，故如何加強相應的裂縫防治工作同樣也值得相關人員進一步深思。

2 高層建筑大體積混凝土特點及裂縫成因簡述

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

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程中，結構內部溫度或外部環(huán)境發(fā)生較大幅度改變時，混凝土自身會產生一定程度的變形，在分子間內部作用力的影響下，這種變形的趨勢會被壓制，那么結構內產生的應力就極有可能超過混凝土抗拉強度，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。其中，表面溫度裂縫多出現(xiàn)在溫差較大的內外墻面之間，如圖1和圖2所示，這類部位在澆筑的初期過程中所產生的水化熱會使得混凝土表面溫度大幅度上升，但由于混凝土外部和內部的散熱條件不同，內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間的流逝，當混凝土抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時，過大的溫差就會引起表面裂縫。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上，在澆筑過程中，這類地基若是未采用隔離放熱措施或是設置的縮縫間距過大，那么水泥水化熱過程中產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

圖2 混凝土內外溫差產生的應力示意圖

2.2 濕度變化容易產生不均勻變形

大體積混凝土的主要成由骨料、水泥石、水構成，這些材料均屬于非勻質材料，在高層建筑的施工過程中，由于外界溫度條件、濕度條件的影響，大體積混凝土可能會產生不均勻的變形，例如骨料收縮、水泥石收縮等等，如果未能及時加以防治，那么這些變形在分子之間約束力的影響下，會引起混凝土內部結構產生水泥石微裂縫或粘結微裂縫。

2.3 混凝土拉應力過大容易引起剪切裂縫

因靜、動荷載及次應力作用下產生的直接應力裂縫及次應力裂縫，統(tǒng)稱為荷載裂縫，在高層建筑大體積混凝土的施工過程中，應力主要是由作用在大體積混凝土結構的靜荷載或動荷載所引起的。例如采用螺紋鋼筋時，如圖3所示，彎矩最大截面附近可能會出現(xiàn)與受拉方向垂直，并且逐漸向中軸方向延伸的彎曲裂縫，如果高層建筑的結構配筋較少，這類裂縫極有可能導致整個混凝土機構的脆性破壞，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策分析

3.1 加強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程中，加強材料的控制與選擇對防治混凝土裂縫有著重要作用，優(yōu)質的材料能夠有效避免因材料不合格引起的多項裂縫。具體可從以下幾個方面著手：①適當在滿足高層建筑鋼筋結構強度的基礎上，降低水泥用量，同時添加礦渣粉、粉煤灰等材料來降低混凝土的溫度上升幅值。②添加合適的外加劑來降低水化熱釋放速度，延緩凝結時間，如果條件允許，盡可能避免采用冷接縫的方式來提升高層建筑大體積混凝土施工的流動性。

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對混凝土內部的溫度有至關重要的影響，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的溫度裂縫。具體可從以下幾個方面著手：①提升施工場次的骨料堆放高度，若施工時間為夏季，還應當在骨料倉和混凝土的運輸車輛上搭設小型防曬棚，避免因陽光直射引起骨料內部溫度過高。②利用合適的降溫方式對施工場地及倉庫溫度加以控制，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、運用冰取代部分拌合水等等。實踐表明，水泥降溫后水化熱會有顯著下降，能夠最大化避免因水化熱過高引起的大體積混凝土溫度裂縫。③對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高于30℃，冬季不應低于5℃，常用的降溫方式包括遮蓋、灑水、拌冰屑等，冬季則可適當采用熱水拌和、加熱骨料等方式來提升混凝土溫度。

3.3 合理分層分塊進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大體積混凝土進行分層分塊澆筑對保障混凝土施工質量有著重要意義。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構，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，但無論是哪種澆筑方法，一般都需要對澆筑的每一步的時間間隔進行嚴格控制，確保層間最長的間歇時間不大于混凝土的初凝時間，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。如果施工過程中材料預算較高且混凝土供應量能夠得到保障，施工人員也可以采用和二次振搗工藝與多點澆筑結合的方式進行澆筑，在提升工作效率的同時降低裂縫產生的可能性，如條件不允許，則應當從整個鋼筋混凝土結構的最低處開始沿長邊方向自一端向另一端進行連續(xù)澆筑。

3.4 采用多種方式防止鋼筋銹蝕裂縫擴大

鋼筋銹蝕裂縫是鋼筋混凝土結構高層建筑較常出現(xiàn)的問題，針對上文中提到的成因，施工人員在高層建筑的施工過程中應當加大混凝土結構的保護層厚度，控制混凝土的水灰比，且有效加強振搗工作，從而最大可能地保障混凝土自身結構的完好性，防治周圍土壤中有害離子的入侵。如果施工時間位于冬季，則應當降低含氯鹽的外加劑用量，必要時可考慮加入阻銹跡，避免外露的鋼筋混凝土發(fā)生化學反應導致銹蝕裂縫。

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，如果長期暴露在不利的溫度和濕度條件下，可能會因內部結構破壞產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，其可以通過人為控制混凝土的散熱過程來減少混凝土表面與外界溫度的溫度梯度，實現(xiàn)對大體積混凝土內部結構的保護。常用的保溫措施包括配備塑料薄膜、鋪設阻燃保溫被、涂敷養(yǎng)護劑涂層等等，實踐表明，高層建筑的大體積混凝土的保溫養(yǎng)護持續(xù)時間在28d以上能夠取得較好效果，在條件允許的情況下，還可通過在混凝土內部埋設熱敏元件的方式進行溫度監(jiān)控，從而為調整保溫措施提供必要的科學依據，同時降低人工工作量并最大化保溫效果。

4 結束語

結合現(xiàn)階段高層建筑大體積混凝土的施工工程實際情況，筆者認為防治大體積鋼筋混凝土結構中出現(xiàn)的多種裂縫工作具有較大的現(xiàn)實意義。相關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程的影響因素的基礎上，秉承精益求精的重要態(tài)度，對可能出現(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量。

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

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

TU755.7

A

1673-0038（2015）35-0040-02

2015-7-29

李建雄（1963-），男，工程師，主要從事工程造價方面的工作。