建筑工程師論文范文淺談混凝土裂縫解決方案

　　【摘 要】高層建筑在施工中常出現(xiàn)大體積混凝土溫度應(yīng)力裂縫。本文分析了的成因，給出了解決方案和處理方法。

　　【關(guān)鍵詞】高層建筑,大體積混凝土,裂縫,成因,解決方案

　　高層建筑在施工過程中，由于勘察、設(shè)計、施工以及相對樓層多，施工周期長，混凝土澆筑量大等諸多因素影響，稍有不慎就可能造成質(zhì)量事故。過去新聞報道中的“樓歪歪”、“樓倒到”等現(xiàn)象，都是由于施工質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)造成的。而高層建筑施工中由于混凝土裂縫帶來的質(zhì)量問題十分普遍，因此，整個建設(shè)施工中做好混凝土——特別是大體積混凝土澆筑是重中之重。筆者根據(jù)廣西地區(qū)實際和多年實踐，淺議高層建筑施工過程中大體積混凝土熱化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫的原因和解決方案。

　　一、大體積混凝土的熱化

　　(一)大體積混凝土。美國混凝土學(xué)會的定義是：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸到達(dá)必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，即最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學(xué)會的標(biāo)準(zhǔn)定義是：結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上，水熱化引起混凝土內(nèi)的最高溫度和外界氣溫之差，雨季超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。我國《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》認(rèn)為，建筑物的基礎(chǔ)最小邊尺寸在1～3m范圍內(nèi)就屬于大體積混凝土。

　　(二)混凝土熱量的產(chǎn)生。水泥在水化過程中要產(chǎn)生一定的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，所以會引起急驟升溫。

　　(三)大體積混凝土的導(dǎo)熱性能差。熱量在大體積混凝土內(nèi)傳遞的能力反映在其導(dǎo)熱性能上。大體積混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應(yīng)提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)大體積混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。

　　(四)外界氣溫變化的影響。大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土開裂有重大影響。大體積混凝土的內(nèi)部溫度是澆筑溫度(既大體積混凝土的入模溫度，它是大體積混凝土水化熱溫升的基礎(chǔ))、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫愈高，大體積混凝土的澆筑溫度也愈高;若外界溫度下降，會增加大體積混凝土的降溫幅度，特別在外界氣溫驟降時，會增加外層大體積混凝土與內(nèi)部大體積混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土極為不利。

　　二、大體積混凝土熱化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫

　　由于水泥水化熱的作用，水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土，必然先升溫，待達(dá)到一定的溫度后冷縮，致使混凝土可能因溫度應(yīng)力出現(xiàn)裂縫。

　　(一)拉應(yīng)力當(dāng)超過混凝土抗壓強度?；炷翝仓跗冢a(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)超過混凝土抗壓強度時，就會導(dǎo)致混凝土裂縫。

　　(二)表面溫度降低快。在拆模以后，因氣溫驟降等原因引起混凝土表面溫度降低過快，也會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

　　(三)形成溫差。當(dāng)混凝土達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，與最高溫度差值所形成的溫差，在基礎(chǔ)部位同樣導(dǎo)致裂縫。

　　三、大體積混凝土熱化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力裂縫解決方案

　　(一)盡量選用低熱或中熱水泥，減少水泥用量。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫，產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。

　　(二)摻加摻合料。大量試驗研究和工程實踐表明，混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng)，起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性，從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加原狀或磨細(xì)粉煤灰后，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度升高。在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時間。

　　(三)混凝土的溫度控制。①降低混凝土入模初始溫度;②設(shè)置降溫管，控制管內(nèi)水流速度，按要求設(shè)測溫孔，控制閥門和加壓泵。③延長混凝土初凝時間，使混凝土初始水化熱能盡可能的散發(fā)。④養(yǎng)護時，如條件許可，混凝土頂面蓄水，側(cè)面采取保溫措施。最終目的是要達(dá)到控制砼的表面溫度與內(nèi)部溫度差不能大于25°。

　　(四)改進施工工藝流程

　　1、改善攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大，從而提高混凝土強度10%或節(jié)約水泥5%，并進一步減少水化熱和裂縫。改善混凝土的攪拌加工工藝，在傳統(tǒng)的三冷技術(shù)的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝，降低混凝土的澆筑溫度。

　　2、嚴(yán)格控制澆筑流程。合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。 對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結(jié)力和抗拉強度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。在高溫季節(jié)泵送，宜用溫草袋覆蓋管道進行降溫，以降低入模溫度。

　　3、注重澆筑完畢后養(yǎng)護?；炷琉B(yǎng)護主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫?；炷翝仓螅皶r用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護，適當(dāng)延長養(yǎng)護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

　　四、溫度應(yīng)力裂縫的處理方法

　　(一)表面修補法。表面修補法主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

　　(二)嵌縫法。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。

　　(三)結(jié)構(gòu)加固法。當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采用加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。

　　(四)混凝土置換法。混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

　　【參考文獻(xiàn)】：

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　　[3]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范[S].GB50204-1992.

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