高层建筑超厚底板砼裂缝原因及防止施工技术措施

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【摘要】针对高层建筑超厚底板产生裂缝的主要原因是温度应力和温度变形这一特点， 结合大体积混凝土结构施工经验，提出了防止大体积混凝土温度裂缝的几项施工技术措施。

【关键词】高层建筑；超厚底板；大体积砼；裂缝控制

高层建筑的箱形基础或筏式基础，多有厚度较大的钢筋底板，都是体积较大的砼工程。这类大体积砼结构，，而由于水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和砼收缩，因而产生的温度应力和收缩应力，将是产生裂缝的主要因素，这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，必须采取施工技术措施有效地加以控制。

一、大体积砼裂缝产生的主要原因分析

大体积砼内出现的裂缝，按其深度一般可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种。大体积砼施工阶段产生的温度裂缝，一方面是砼由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和砼各质点间的约束（内约束）阻止这种应变，一旦温度应力超过砼能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。总结过去大体积砼裂缝产生的情况，可知道产生裂缝的主要原因如下： 水泥水化热、约束条件、外界气温变化和混凝土的收缩变形。

二、防止砼温度裂缝的施工技术措施

大体积砼在水泥凝结期间释放出大量水化热，内部温度上升很快，72小时内温差变化很大，防止大体积砼出现温度收缩裂缝是工程施工中必须要解决的首要问题。为此可采取以下主要措施：采用保温措施或蓄水养护措施，防止砼表面急剧冷却，控制砼内外温差；采用分层浇筑砼方案，减少温度梯度；在结构设计方面，通过改善约束条件来消减温度应力；在材料方面采用低热水泥，改善骨料级配，掺粉煤灰、减水剂，加入性能优良的钢纤维等提高砼的抗拉强度。

1、控制混凝土温升

为控制大体积混凝土结构因水泥水化热而产生的温升，可以采取下列措施：

1.1选用中低热的水泥品种

混凝土升温的热源是水泥水化热，在施工中应选用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量。为此，施工大体积混凝土结构多用325#、425#矿渣硅酸盐水泥。

1.2利用混凝土的后期强度

试验数据证明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减10kg，水泥水化热将使混凝土温度相应升降1℃。因此，为控制混凝土温升，降低温度应力，减少产生温度裂缝的可能性，根据结构实际承受荷载情况，可采用f45、f60或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土水泥用量减少40-70kg/m3，混凝土的水化热温升相应减少4-7℃。

由于高层建筑基础底板大体积混凝土结构承受的计算荷载，要在较长时间之后才一施加其上，所以只要能保证混凝土的强度在28d之后继续增长，且在预计的时间（45、60或90d）能达到或超过设计强度即可。

1.3掺加外加剂

在混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10%左右的拌合水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。

1.4掺加粉煤灰外掺料

在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰， 可代替部分水泥， 能改善混凝土的粘塑性和可泵性，降低混凝土水化热。

1.5粗细骨料选择

宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。在石子规格上可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。根据有关试验结果表明，采用5-25rnm石子每立方米混凝土可减少用水量15kg左右，在相同水灰比的情况下，水泥用量可减少20kg左右。减少水化热。

1.6控制混凝土的出机温度和浇筑温度

为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差，控制出机温度和浇筑温度同样很重要。

2、延缓混凝土降温速率

大体积混凝土浇筑后，为了减少升温阶段内外温差，防止产生表面裂缝，对混凝土进行保湿和保温养护是重要的。

在砼表面覆盖二层塑料薄膜，二层麻袋进行保温、保湿养护，塑料薄膜和麻袋要隔层辅设，即塑料薄膜一湿麻袋一塑料薄膜一干麻袋。塑料薄膜和麻袋要覆盖及时、严实，以防砼暴露，确保保温、保湿养护措施有效。

在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速率，避免产生裂缝。

3、改善边界约束和构造设计

3.1设置滑动层

由于边界存在约束才会产生温度应力，如在与外约束的接触面上全部设滑动层，则可大大减弱外约束。如在外约束的两端各1/4-1/5的范围内设置滑动层，则结构的计算长度可折减约一半。为此，遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时，可在接触面设滑动层，对减小温度应力将起显著作用。

滑动层的作法有：涂刷两道热沥青加铺油毡一层；铺设10-20mm厚沥青砂；铺50mm厚砂或石屑层等。

3.2合理配筋

在设计构造方面还应重视合理配筋对混凝土结构抗裂的有益作用。当混凝土的底板或墙板的厚度为200-600mm时，可采取增配构造钢筋，使构造筋起到温度筋的作用，能有效地提高混凝土抗裂性能。

3.3设应力缓和沟

日本清水建筑工程公司研究出一种防止大体积混凝土开裂的新方法，即在结构的表面每隔一定距离（约为结构厚度的1/5）设应力缓和沟。可将结构表面的拉应力减少20%一50%，能有效地防止表面裂缝。

3.4合理的分段施工

当大体积混凝土结构的尺寸过大，通过计算证明整体一次浇筑产生的温度应力过大，有可能产生温度裂缝时，则可与设计单位研究后合理的用“后浇带”分段进行浇筑。

“后浇带”是在现浇钢筋混凝土结构中，于施工期间留设的临时性的温度和收缩变形缝。该缝根据工程安排保留一定时间（大于40天），然后用混凝土填筑密实成为整体的无伸缩缝结构。

“后浇带”的间距，，在正常情况下其间距一般为20-30m，宽度可取70-100cm，当地上、地下都为现浇钢筋混凝土结构时，在设计中应标出“后浇带”的位置，并应贯通地下和地上整个结构，但该部分钢筋应连续不断。

后浇带处的混凝土，宜用微膨胀混凝土，混凝土强度等级宜比原结构的混凝土提高5-10N/mm2，并保持不少于15d的潮湿养护。

4、施工监测

为了进一步了解大体积混凝土水化热的大小，不同深度处温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便有的放矢地采取相应技术措施确保工程质量，可在混凝土内不同部位埋设钢热传感器，用混凝土温度测定记录仪，进行施工全过程的跟踪和监测。