淺談地下室大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與防治

摘  要：近年來，國內(nèi)建筑工程中混凝土工程的體量日漸增大，尤以基礎地下室為甚。同時，隨著我國建筑技術的發(fā)展和城市建設、城市環(huán)保的需要，預拌商品混凝土以其集約化的生產(chǎn)方式，穩(wěn)定優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量，得到了越來越廣泛的應用。
關鍵詞：基礎；地下室；混凝土前言
預拌混凝土除了必須滿足強度、剛度、整體性和耐久性要求外，還應滿足現(xiàn)場實際施工的要求。由于預拌混凝土在施工中應滿足從預拌站到工地現(xiàn)場的運輸和現(xiàn)場泵送澆筑工藝的要求，其需要的坍落度比現(xiàn)場自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多，因而在基礎大體積混凝土施工和地下室外墻混凝土施工中，如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開展，顯得非常重要。
地下室大體積混凝土有如下特點：
（1）混凝土強度高，水泥用量大，因而收縮變形大；
（2）幾何尺寸大，內(nèi)部熱量積聚迅速，溫升快，而外部卻散熱快，易形成高溫差；
（3）工程量大，施工連續(xù)性強，不易控制。
混凝土結構裂縫產(chǎn)生原因有三種：
一是由外荷載引起，即按照常規(guī)計算的主要應力引起；
二是結構次應力引起，即由實際工作狀態(tài)與假設模型不符所致；
三是由變形應力引起，這是由于溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結構變形。地下室大體積混凝土裂縫主要產(chǎn)生原因屬于第三種。
1 產(chǎn)生裂縫的原因以及影響
1.1溫差的形成及其影響在混凝土結構中，引起溫度變化的熱量主要源于水泥的水化熱。
地下室大體積混凝土基礎中，混凝土強度級別較高（一般都高于C30），水泥用量大，因此混凝土在初凝過程中會有大量水化熱產(chǎn)生。混凝土是熱的不良導體，又由于地下室底版幾何尺寸巨大，這些熱量不易及時排出而積聚，導致了其內(nèi)部溫度迅速升高（最高時可達70～80℃）。相反，在構件表面，則由于散熱條件良好，溫度保持較低水平，這樣就出現(xiàn)了內(nèi)外溫差。這種相對的“內(nèi)脹外縮”對混凝土表面產(chǎn)生拉應力，當它超過混凝土拉伸極限1～1.5×10-4，裂縫就產(chǎn)生了。
1.2混凝土收縮變形及其影響。
1.2.1化學收縮。
混凝土硬化過程中，水泥要發(fā)生一系列化學變化，稱之為水化，但水化生成物體積比反應前物質(zhì)總體積要小，這種收縮，稱之為化學收縮。
1.2.2混凝土的干收縮。
干收縮是由于混凝土內(nèi)部吸附水蒸發(fā)引起凝膠體失水產(chǎn)生緊縮，混凝土的干收縮取決于周圍環(huán)境的濕度變化。在大體積混凝土中，當這種收縮由于內(nèi)外環(huán)境不一致而使混凝土構件表面拉應力超過其拉伸極限時，導致了裂縫的產(chǎn)生。
1.3地基的不均勻沉降及其影響基礎設計的主要依據(jù)是工程地質(zhì)勘察報告。
任何一個地質(zhì)勘察，其結果都是近似的。當設計假設模型與地質(zhì)實際不符等情況出現(xiàn)時，都很可能出現(xiàn)不均勻沉降。同時，由于上部建筑物荷載不同，也產(chǎn)生不均勻沉降。這種不均勻沉降對混凝土就產(chǎn)生拉應力，當應力超過混凝土極限拉伸值時，導致裂縫產(chǎn)生。這種裂縫一旦出現(xiàn)則比較嚴重，可能危及安全和使用等功能。

2 采取措施
2.1控制混凝土選材和配合比，摻加外加劑，減少水泥用量和用水量，降低水化熱和收縮變形。
普通硅酸鹽水泥早期強度高但水化熱大；礦渣水泥雖然比普通水泥比熱低，但泌水、干縮現(xiàn)象嚴重，且后期硬化收縮也大；火山灰水泥后期收縮較大，同時經(jīng)濟效益也不合算。通過比較我們選擇了粉煤灰水泥。
粉煤灰水泥特性如下：成分，在硅酸鹽水泥中摻入占水泥重量20%～40%的粉煤灰組合而成。特性，早期強度較低，后期強度增長較快；水化熱較�。荒蛢鲂圆�；耐硫酸鹽腐蝕及耐水性較好；抗炭化能力差；抗?jié)B性較好；干縮性較��；抗裂性較好。供應標號，275、325、425、425R、525、525R、625R。
選擇粉煤灰水泥在技術上有兩點好處：
一是減少內(nèi)部水化熱的產(chǎn)生（因為減少了水泥用量）；
二是減少混凝土的“干縮”量，這樣從整體上對裂縫的產(chǎn)生和擴展起到了預防和抑制作用。
粗、細骨料：石子選擇了級配良好的碎石，針、片狀顆粒含量<8%；含泥量<0.5%；含硫雜質(zhì)<0.5%；砂為中砂，細度模數(shù)為3.5，含泥量<5%；含硫雜質(zhì)<0.5%。
另外，還采用了外加劑LN-800N和膨脹劑HEA，這在相當程度上減低水灰比和水泥用量降低了水化熱，也使混凝土得到補償收縮。
2.2調(diào)整鋼筋配置方案，增設溫度傳遞分布筋，將混凝土內(nèi)部熱量及時傳遞出來，防止內(nèi)部熱量積蓄。
在配筋設計上，建議設計院在配筋率不變情況下，采用上下皮配筋差異方案，即底皮鋼筋在無柱板帶上無論縱橫都采用Φ25@150，在有柱板帶處上下皮筋均采用Φ25@130。由于混凝土有1米厚，考慮到散熱速度，在底皮鋼筋和頂皮鋼筋之間設置了Φ25，溫度分布筋，每平方米1根，上下采用搭接焊，將原來Φ28@200配筋方案徹底放棄了。這種上下錯位分布，減小鋼筋直徑，加密鋼筋間距在一定程度上緩和了混凝土收縮，上下搭接的的連通鋼筋能快速把中間熱量傳遞出來，減小裂縫產(chǎn)生的比例。
2.3合理設置后澆帶，減少早期不均勻沉降、放松約束程度。
不均勻沉降主要由地基地質(zhì)和上部建筑荷載不一引起，由于地下室面積大，在主樓與輔樓相交接的位置設置了3條后澆帶。同時，由于主樓地下室沿邊狹長，在相應位置設置了后澆帶，這樣，有效地減少了工程早期可能不均勻沉降所產(chǎn)生的裂縫，也對整個底版放松了約束，同時還減少混凝土澆筑長度引起的蓄熱量，減少溫度應力，對裂縫的預防和控制擴展起到了相當?shù)淖饔谩?br /> 2.4采取措施加強養(yǎng)護，對溫度進行嚴密監(jiān)控，防止出現(xiàn)較大溫差。
施工（底板混凝土澆筑）控制在4月底完成，避開了暴曬和炎熱天氣。在養(yǎng)護上，從澆筑完開始，配4個專人養(yǎng)護，輪流值班。為了保證已澆好混凝土表面散熱速度不至于過快，在其表面鋪蓋了草袋，并在草袋上再蓋上尼龍薄膜，保持混凝土表面濕潤，使之緩緩降溫，將養(yǎng)護期延長至15天。

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