發(fā)布時(shí)間：2023-03-20 16:18:53
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的裂縫控制論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
混凝土一般都采用柱塞泵泵送，泵送時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的沖擊力，因此模板支撐系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算，要復(fù)核鋼管強(qiáng)度、整體剛度、抗傾覆能力，并適當(dāng)加密立桿間距，減小和控制模板下?lián)铣潭?，以保證模板支撐系統(tǒng)有足夠的剛度來(lái)承受混凝土的澆筑沖力?；炷聊０逯蜗到y(tǒng)要做到構(gòu)造合理、重點(diǎn)加強(qiáng)，特別是掃地桿不能缺少。模板拼縫要滿(mǎn)足施工及規(guī)范要求，做到不漏水、漏漿，為保證樓板厚度應(yīng)嚴(yán)格控制模板和混凝土頂標(biāo)高。
尤其要注意的是，樓面堆載不能過(guò)早。施工過(guò)程中，嚴(yán)格根據(jù)樓面混凝土實(shí)際強(qiáng)度確定下一層周轉(zhuǎn)材料和柱鋼筋的上樓面時(shí)間?，F(xiàn)澆板上不要過(guò)早上人、堆料、增加施工荷載，因混凝土澆筑后要有一個(gè)硬化過(guò)程，才會(huì)有強(qiáng)度，在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土加以保養(yǎng)，不能對(duì)混凝土施加任何外力。必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2以后，才允許在其上踩踏或安裝模板及支架?？刂品椒ê芎?jiǎn)單，就是要求塔吊司機(jī)在接到項(xiàng)目部通知后方允許吊運(yùn)材料，并且注意嚴(yán)禁集中堆載，才可避免因人為因素造成破壞性裂縫。
2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫出現(xiàn)在暴露于空氣中的混凝土表面，裂縫較淺，長(zhǎng)短不一，短的僅20cm-30cm，長(zhǎng)的可達(dá)2m-3m，寬Imm-5mm，裂縫互不連貫，類(lèi)似干燥的泥漿面。
防止收縮裂縫的措施
2.1選用水泥時(shí)，宜選用鋁酸三鈣谷量較低，細(xì)度不宜過(guò)細(xì)，礦渣含量不宜過(guò)多的水泥，砂不宜用特細(xì)砂。在確定配合比時(shí)，應(yīng)采用低水灰比，低水泥用量和低用水量，選用級(jí)配良好的砂子和石子。氣溫較低時(shí)，在混凝土中摻加促凝刑，以加速混凝土的凝結(jié)和強(qiáng)度發(fā)展。
2.2澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。
2.3振搗密實(shí)，減少混凝土的收縮量。施工中應(yīng)加強(qiáng)振搗，提高密實(shí)度，加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)，延遲收縮發(fā)生，以避免在早期混凝土強(qiáng)度較低時(shí)，出現(xiàn)過(guò)大的收縮而造成裂縫。
2.4混凝土澆筑后，在初凝前完成抹平工作，終凝前完成壓光工作。建議推廣二次抹壓工藝。抹光后及時(shí)用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋，認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，也可噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)劑。
2.5在氣溫高、風(fēng)速大、干燥的天氣時(shí)施工，加擋風(fēng)設(shè)施。混凝土澆筑后應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤(rùn)。大面積混凝土宜澆完一段，養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié)，需加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)。必要時(shí)加設(shè)遮陽(yáng)擋風(fēng)及噴霧設(shè)施等。
2.6采用合理的構(gòu)造措施。收縮裂縫多出現(xiàn)在伸縮縫間距過(guò)大的建筑中，有的建筑物溫度收縮的間距雖符合規(guī)范中使用要求，但由于施工周期長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)為暴露在大氣中的露天結(jié)構(gòu)，其收縮變化明顯比室內(nèi)結(jié)構(gòu)要大，因此，大多在施工期間出現(xiàn)裂縫，故在結(jié)構(gòu)中斷面薄弱處、應(yīng)力集中處宜采取各種加強(qiáng)措施。
2.7避免各種應(yīng)力疊加。混凝土體積較大時(shí)，要防止各種收縮應(yīng)力疊加，在結(jié)構(gòu)應(yīng)力復(fù)雜、應(yīng)力集中或應(yīng)力較大的部位，特別要防止出現(xiàn)過(guò)大的收縮應(yīng)力。
2.8摻加外加料。例如摻加膨脹劑可以抵消或大部分抵消混凝土的收縮應(yīng)力，從而控制裂縫的產(chǎn)生。
3溫度裂縫
水泥水化過(guò)程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的前7d內(nèi)，一般每克水泥可以放出502J的熱量，如果以水泥用量350kg/m3-550kg/m3來(lái)計(jì)算，每m3混凝土將放出17500kJ-27500kJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。尤其對(duì)大體積混凝土來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同，所以，混凝生中心溫度低，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫度成正比，當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力（包括混凝土抗拉強(qiáng)度）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫初期出現(xiàn)時(shí)很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。
溫度裂縫的控制措施：
3.1考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復(fù)合水泥，對(duì)于體積較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。其次，可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高，減少溫度應(yīng)力，可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載時(shí)的情況，并和設(shè)計(jì)單位協(xié)商，以56d或90d抗壓強(qiáng)度代替28d抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對(duì)大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑，28d不可能影響混凝土結(jié)構(gòu)，特別是大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計(jì)荷載，因此，將試驗(yàn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的齡期推遲到56d或90d是合理的。
3.2澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)不得已而采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時(shí)，應(yīng)考慮在保證強(qiáng)度指標(biāo)的情況下，摻加一定量活性摻合料（如粉煤灰、礦渣微粉等），活性摻合料對(duì)水泥的替代越大，降低混凝土溫升的效果越好。摻加粉煤灰混凝土的溫度和水化熱，在1d-28d齡期內(nèi)，摻入粉煤灰的百分?jǐn)?shù)就是溫度和水化熱降低的百分?jǐn)?shù)，即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%，可見(jiàn)摻加粉煤灰對(duì)降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
3.3在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝、引氣劑的外加劑，可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí)，還可以降低水化熱，推遲放熱峰的出現(xiàn)時(shí)間，因而減少溫度裂縫。
【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；溫度；裂縫；控制
0.引言
大體積混凝土與普通混凝土的區(qū)別表面上看是厚度不同，但其實(shí)質(zhì)的區(qū)別是由于混凝土中水泥水化要產(chǎn)生熱量，大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內(nèi)外溫差過(guò)大，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會(huì)使混凝土開(kāi)裂。因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、每立方米水泥用量等因素，比較準(zhǔn)確的方法是通過(guò)計(jì)算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環(huán)境溫度的差值大小來(lái)判別，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)其差值小于25℃時(shí)，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將會(huì)小于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，不會(huì)造成混凝土的開(kāi)裂，當(dāng)差值大于25℃時(shí)，其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力有可能大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，造成混凝土的開(kāi)裂，此時(shí)就可判定該混凝土屬大體積混凝土。
大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)厚大、澆筑量大，工程條件復(fù)雜，且多為現(xiàn)澆超靜定結(jié)構(gòu)混凝土，施工技術(shù)和質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。因此，除了必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性外，還應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)整體性和耐久性要求。[1]建筑工程中溫度，作為一種變形作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。以下本文從大體積混凝土的原材料控制、施工工藝方法控制、裂縫的處理措施三方面進(jìn)行論述：
1. 大體積混凝土的原材料控制
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)?；炷猎胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。
1.1 應(yīng)選用低水化熱的水泥品種材料。如中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。
1.2 再有，摻加摻合料。國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，混凝土中摻入一定數(shù)量?jī)?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)，起到作用，可改善混凝土拌合物的流動(dòng)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)粉煤灰之后，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。
1.3為控制混凝土的入模溫度，使其澆筑溫度不超過(guò)28℃（指混凝土入模振搗后，在50毫米――100毫米深處的溫度），要求混凝土攪拌站采用低溫井水拌制混凝土，骨科放置在遮陽(yáng)篷中。避免陽(yáng)光直曬。現(xiàn)場(chǎng)泵送時(shí)，管道用濕毛毯覆蓋，常灑水降溫。
2. 大體積混凝土施工工藝方法上的控制
2.1就混凝土入倉(cāng)澆筑的工藝來(lái)說(shuō)，有全面分層法，分層分段法，斜面分層法。全面分層法，強(qiáng)度小，平面尺寸小，入倉(cāng)強(qiáng)度能滿(mǎn)足要求的情況下，采用。 矩形平面尺寸，厚度大，常采用分層分段法，或斜面分層法。
2.2 振動(dòng)工藝。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間。混凝土施工中充分振搗可使骨科和水泥漿在模板中得到致密排列，有助于混凝土的密實(shí)性和抗裂性的提高。但過(guò)分振搗將使粗骨科沉落并使表層混凝土有較大收縮性，水分蒸發(fā)后易集聚形成凝縮縫。一般要求振搗手控制在20秒一30秒，或觀察混凝土表面不冒氣泡且已有部分泛漿即可。對(duì)已澆筑的混凝土，在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng)，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(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
2.3養(yǎng)護(hù)工藝。加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，這是保證混凝土強(qiáng)度的一道重要工序。認(rèn)真做好大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，采用覆蓋一層塑料薄膜和一層麻袋片的方法，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)覆蓋及灑水養(yǎng)護(hù)，確保7天的養(yǎng)護(hù)期?？蛇_(dá)到保溫和保濕的目的，保證混凝土表面溫度不至過(guò)快散失而產(chǎn)生表面裂縫，同時(shí)可使由混凝土的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于其抗拉強(qiáng)度，避免產(chǎn)生貫穿裂縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度實(shí)測(cè)，將混凝土的內(nèi)外溫差控制在25℃以?xún)?nèi)，較好地防止了尚處在強(qiáng)度發(fā)展階段的混凝土表面產(chǎn)生干縮裂縫。[2]
2.4混凝土表面是外觀質(zhì)量的關(guān)鍵工藝。采用兩道木抹和一道鐵抹的工藝。第一次采用長(zhǎng)柄木抹，主要是將表面擠壓平整，使表面的水泥乳漿均勻分布，漿液厚度為3毫米一5毫米。待表面收水時(shí)，進(jìn)行第二道木抹抹面，其作用是趕出表面泌水。二次抹壓表面處理，有利于減少混凝土早期塑性裂縫，閉合泌水收縮裂縫。最后一道鐵抹需待泌水趕出后，方可進(jìn)行。將表面砂粒壓入漿面，至有青色呈出即可。過(guò)度的抹平壓光也會(huì)使混凝土的細(xì)骨料過(guò)多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層。水泥漿中的Ca（OH）2與空氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸鈣，放出結(jié)合水而混凝土表面碳化收縮，導(dǎo)致表面龜裂。
2.5分層測(cè)溫?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定“對(duì)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)根據(jù)氣候條件采取措施。并按需要測(cè)定澆筑后的混凝土表面溫度和內(nèi)部溫度，將溫差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，溫差不宜超過(guò)25℃”。為保證工程質(zhì)量，采取測(cè)溫手段是必要的，測(cè)溫孔均勻分布于基礎(chǔ)平面，一組設(shè)三層，埋設(shè)深度自下而上為100毫米、900毫米、1700毫米。在混凝土的升溫階段每2小時(shí)測(cè)溫一次，降溫階段每6小時(shí)測(cè)溫一次。并同時(shí)測(cè)定環(huán)境溫度，直至溫度穩(wěn)定為止。[3]
3.裂縫的處理措施 裂縫的出現(xiàn)不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況，我們要區(qū)別對(duì)待、及時(shí)處理，以保證建筑物的安全使用。[4] 混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：
3.1表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是一種簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒(méi)有影響的表面裂縫以及深進(jìn)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(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開(kāi)裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。
3.2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。
3.3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(shí)，就要考慮采用加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)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(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。
由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。因此廣大工程技術(shù)人員和管理人員都應(yīng)高度重視大體積混凝土溫度裂縫的控制力爭(zhēng)把裂縫降到最低水平。
參考文獻(xiàn)：
[1] 江正榮.朱國(guó)梁《.簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》. [M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1991.
[2] 郭杏林.《混凝土工程施工細(xì)節(jié)祥解》.[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞：混凝土；溫度應(yīng)力；裂縫；控制
混凝土是結(jié)構(gòu)主要材料。而混凝土的裂縫較為普通，在各種結(jié)構(gòu)中裂縫幾乎無(wú)所不在。盡管我們?cè)谑┕ぶ胁扇「鞣N措施，但裂縫仍然存在。
1裂縫的原因
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。
2溫度應(yīng)力的分析
根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：
（1） 早期：自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
（2） 中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝土上的彈性模量變化不大。
（3） 晚期：混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。
根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類(lèi)：
（1） 自生應(yīng)力：邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。
（2） 約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。
3溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。
控制溫度的措施如下：
（1） 采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；
（2） 拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
（3） 熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
（4） 在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；
（5） 規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
（6） 施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。
此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開(kāi)裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開(kāi)裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，筆者在實(shí)踐中總結(jié)出其主要作用為：
（1） 混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這個(gè)表面張力理論早在六十年代就已被國(guó)際上所確認(rèn)。
（2） 水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使用混凝土用水量減少25%。
（3） 水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。
（4） 減少防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。
（5） 提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。
（6） 混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
（7） 摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。
（8） 摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。
（9） 摻外加劑混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。
許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加有效經(jīng)濟(jì)。
4混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
實(shí)踐證明，混凝土常見(jiàn)的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：
（1） 防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
（2） 防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
（3） 防止老混凝土過(guò)冷，以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。
關(guān)鍵詞:地下室;收縮裂縫;控制
地下室結(jié)構(gòu)一般都是由鋼筋混凝土墻圍合而成，在設(shè)計(jì)荷載所用下，鋼筋混凝土墻一般是不會(huì)產(chǎn)生裂縫的，然而高層建筑地下室墻壁開(kāi)裂現(xiàn)象比較普遍，尤其在施工階段，混凝土早期裂縫出現(xiàn)幾率比較高，并且?guī)缀醵疾皇怯珊奢d作用而引起的，由此就必須對(duì)非荷載作用下地下室墻壁裂縫原因進(jìn)行分析?除地下室墻體會(huì)開(kāi)裂外，地下室底板，頂板都會(huì)產(chǎn)生非荷載裂縫?根據(jù)2001～2006年的統(tǒng)計(jì)資料，高層建筑地下室大底板出現(xiàn)裂縫的數(shù)量占底板總數(shù)的10%，而地下室外墻的開(kāi)裂數(shù)量占被調(diào)查工程總數(shù)的85%以上?控制外墻裂縫技術(shù)難度很大，在國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐中還沒(méi)有非常成熟有效的技術(shù)措施，本文擬對(duì)此作探討?
1 地下室的外部約束分析
地下室是結(jié)構(gòu)物比較特殊的一部，它位于結(jié)構(gòu)的底部，并且與基礎(chǔ)相連接，這樣地下室通過(guò)基礎(chǔ)或者直接與地基相互作用?對(duì)于地下室來(lái)說(shuō)，地基或者地基與基礎(chǔ)共同對(duì)地下室的作用就成為本文所說(shuō)的地下室外部約束?
(1)地基對(duì)地下室地板的約束?
地下室底板澆注在地基上，地基和底板之間有粘結(jié)?摩擦作用?當(dāng)?shù)装灏l(fā)生溫度變形或者收縮變形時(shí)，底板和地基之間將產(chǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但由于粘結(jié)作用和摩擦作用的存在，地基將阻止底板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在地基與底板接觸面上必然會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力，這個(gè)剪應(yīng)力就是地基對(duì)底板的約束作用?
由于地基條件的多樣性，底板界面尺寸的變化，底板上的結(jié)構(gòu)形式和荷載的變化等，底板與地基之間的剪應(yīng)力變化是比較復(fù)雜的，只有通過(guò)近似簡(jiǎn)化的方式來(lái)求解此剪應(yīng)力?假定某點(diǎn)的剪應(yīng)力z與該點(diǎn)水平位移u成正比:
(2)樁基礎(chǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)的約束?
樁基礎(chǔ)是一種承載性能高?穩(wěn)定性好?沉降及差異變形小?沉降穩(wěn)定快?抗震能力強(qiáng)及能適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)條件且適用范圍廣的基礎(chǔ)形式，因而在工程中的運(yùn)用愈來(lái)愈廣泛?在分析地下室結(jié)構(gòu)的約束時(shí)，必然要考慮樁基的存在所來(lái)帶的約束作用?
在相關(guān)資料上把樁的約束作用均勻分配到每根樁所分擔(dān)的地基面積上，然后與地基對(duì)底板的約束進(jìn)行疊加，其單位面積地基上樁的阻力Cx，為:
2 混凝土溫度?收縮應(yīng)力的理論計(jì)算公式
混凝土裂縫的產(chǎn)生可以從兩個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行判別:其一就是混凝土的拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度;其二是混凝土的拉應(yīng)變超過(guò)了混凝土的極限拉應(yīng)變?混凝土的極限拉應(yīng)變不容易測(cè)得，因而用混凝土的拉應(yīng)力是否達(dá)到混凝上的抗拉強(qiáng)度作為判斷混凝土的是否開(kāi)裂的依據(jù)比較方便，運(yùn)用也比較普遍?這樣，計(jì)算混凝土溫度?收縮應(yīng)力就非常必要的了?
2.1 溫度收縮應(yīng)力計(jì)算的公式
假定:(1)結(jié)構(gòu)物同地基接觸面上的剪應(yīng)力與水平變位成線性比例:
上式中T——底板與地基結(jié)束面上的剪應(yīng)力;
Cx——水平阻力系數(shù)，即產(chǎn)生單位位移的剪應(yīng)力，取值同前文所述;
U——產(chǎn)生剪應(yīng)力:的地基水平位移;
(2)結(jié)構(gòu)物為地基上的長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)物一薄板?矮墻等，板厚或者墻高與長(zhǎng)度之比HlL
2.2 溫度收縮應(yīng)力的有限元計(jì)算
對(duì)于單一的混凝土構(gòu)件，譬如一片規(guī)則的墻體或是一塊規(guī)則的混凝土底板受到均勻的約束及均勻的溫度?收縮變形的作用時(shí)，運(yùn)用上一小節(jié)的理論計(jì)算公式時(shí)比較方便的，但當(dāng)我們面對(duì)的是一片不規(guī)則的墻體，不規(guī)則的底板，不均勻的約束和荷載時(shí)，運(yùn)用以上的理論公式就比較難以反映構(gòu)件的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)?更只得我們注意的是，當(dāng)我們要掌握整個(gè)結(jié)構(gòu)在溫度?收縮變形作用下的應(yīng)力分布狀態(tài)時(shí)，用以上的理論公式時(shí)難以得到比較滿(mǎn)意的結(jié)果?
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，有限元理論的完善，相應(yīng)有限元軟件的精度也在提高，這樣，選擇運(yùn)用可信有限元軟件對(duì)我們所要研究的結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件進(jìn)行有限元分析是比較方便，且其分析結(jié)果也是可供參考的?
3 地下室溫度收縮裂縫控制的措施
針對(duì)溫度收縮變形的特點(diǎn)，以上具體的分析了影響溫度收縮變化的具體因素，為有效的控制地下室裂縫的產(chǎn)生與擴(kuò)展，相應(yīng)的從結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?材料質(zhì)量?施工措施三個(gè)方面來(lái)考慮裂縫的控制措施?
3.1 結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面
(1)減少結(jié)構(gòu)約束?
約束是變形變化產(chǎn)生裂縫的必要條件，假如沒(méi)有約束存在，那么變形彎化不會(huì)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力，亦不會(huì)使結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件開(kāi)裂?地下室底板的變形變化受到地基?墊層?樁基礎(chǔ)等的約束，地下室側(cè)墻受到地基?基礎(chǔ)?底板?頂板的約束，頂板受到側(cè)墻的約束?減小結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件受到的約束程度可以相應(yīng)的減小結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的約束應(yīng)力?為了減小地基對(duì)底板造成的外部約束，可以在地基與底板之間設(shè)置滑動(dòng)層或者緩沖層，緩沖層用于構(gòu)件局部突出嵌入巖石的情況?在地板和墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層，減小底板受到的約束程度，讓地板在變形變化作用下有更大的伸縮的自由度，以至于可以釋放有變形變化所引起的應(yīng)力?
(2)設(shè)置伸縮縫?
設(shè)置伸縮縫就是把長(zhǎng)度比較大的結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)長(zhǎng)度比較小的單元結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)就是減小獨(dú)立結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，從一定意義上說(shuō)，就通過(guò)減小結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度來(lái)減小約束作用?縮縫間距可以釋放一定的溫度收縮變形引起的變形變化，使由于約束產(chǎn)生的應(yīng)力不致使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂?但伸縮縫的設(shè)置會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)施工?維護(hù)和結(jié)構(gòu)抗震度是不利的，對(duì)于地下室，還會(huì)帶來(lái)使用上的不便，而且容易發(fā)生諸如滲漏等的使用隱患?
(3)設(shè)置后澆帶?
設(shè)置后澆帶是目前運(yùn)用比較廣泛的防止溫度收縮變形產(chǎn)生裂縫的一種方法?并且是擴(kuò)大伸縮縫間距或者取消伸縮縫的有效措施?后澆帶是施工期間設(shè)置的臨時(shí)變形縫，其目的是釋放早期的溫度收縮變形變化?早期混凝土的收縮量比較大且溫度場(chǎng)相對(duì)不穩(wěn)定，后澆帶必須留置一定的時(shí)間，根據(jù)具體的情況，留置時(shí)間可不同，但從理論上說(shuō)后澆帶留置時(shí)間盡可能長(zhǎng)些，溫度收縮變形釋放的比較充分，效果比較好?后澆帶要有一定的寬度，一般規(guī)定是0.8～1.0m但這寬度范圍并不是不可以突破的，在已經(jīng)發(fā)表的文章中作者指出只要施工條件允許，應(yīng)將后澆帶寬度盡量取的大些?后澆帶是為了釋放變形產(chǎn)生的約束應(yīng)力，所以穿越后澆帶的連續(xù)鋼筋總量越少越好?
(4)配置一定量的構(gòu)造鋼筋?
合理的配置構(gòu)造鋼筋是可以比較有效的限制裂縫的擴(kuò)展，但配筋不能防止裂縫的出現(xiàn)?配筋的總的原則是細(xì)而密，一般來(lái)說(shuō)，在實(shí)際工程中，所選用的鋼筋直徑在8-16范圍內(nèi)，鋼筋間距一般在100～200mm之間?
配置的構(gòu)造鋼筋需要有一定的量，可以用配筋率作為一個(gè)重要的衡量指標(biāo)?對(duì)于怎樣的配筋率才是有效而又經(jīng)濟(jì)沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)?從文獻(xiàn)可得到通常配筋率在0.2%1%之間變化，且在此范圍內(nèi)，隨配筋率的增加對(duì)裂縫寬度的控制效果也相應(yīng)的提升;研究者傾向于采用 0.8%～1%之間的配筋率，這是值得參考的;對(duì)于超過(guò)1%的配筋率，隨著配筋率的增加裂縫控制的效果不明顯?
(5)采用專(zhuān)門(mén)的預(yù)加力措施，如采用預(yù)應(yīng)力控制地下室外墻裂縫?
3.2 材料質(zhì)量方面的措施
混凝土材料自身的質(zhì)量嚴(yán)重的影響著混凝土的性能，從材料方面對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制，是一個(gè)有效的防裂措施，具體如下:
(1)減小混凝土的收縮?減小混凝土的收縮可以選用收縮值比較小的水泥，例如礦渣水泥>普通硅酸鹽水泥>粉煤灰水泥;采用水泥細(xì)度相對(duì)較大的水泥;采用較低的水灰比;降低砂率，選用質(zhì)量比較高的骨料及良好的粗骨料的級(jí)配:利用混凝土的后期強(qiáng)度，盡可能的選用強(qiáng)度等級(jí)比較低的混凝土;適當(dāng)?shù)倪x用外加劑和摻合料?
(2)減小混凝土產(chǎn)生的水化熱?減小混凝土水化熱可以通過(guò)減少水泥用量，采用低水化熱水泥和標(biāo)號(hào)比較低的水泥?
(3)選用質(zhì)量良好的外加劑，并且適當(dāng)?正確的使用?如采用膨脹劑配置的補(bǔ)償收縮混凝土可以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂能力?
(4)混凝土的抗拉性能比較差是由混凝土自身的組成決定的，所以首先要保證混凝土的質(zhì)量，讓混凝土充分的發(fā)展自身的強(qiáng)度:其次就是可以加入纖維來(lái)改善混凝土的受拉性能?
3.3 施工方面的措施
施工措施對(duì)混凝土的防裂是非常重要的?混凝土的澆注方案對(duì)混凝土的溫度應(yīng)力和溫度裂縫產(chǎn)生較大的影響;確定合理的施工方案，選擇合適的澆注時(shí)間(如避免高溫天氣)，保證現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量，混凝土的澆注質(zhì)量，尤其是對(duì)新澆混凝土的養(yǎng)護(hù)是非常關(guān)鍵的?混凝土的養(yǎng)護(hù)直接影響著混凝土的早期收縮，混凝土的內(nèi)外溫度差以及混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，總的說(shuō)來(lái)，就是養(yǎng)護(hù)可以給混凝土營(yíng)造一個(gè)有利于混凝土性能發(fā)揮的良好的外部環(huán)境?對(duì)于地下室的側(cè)墻養(yǎng)護(hù)相對(duì)比較困難，這需要采取一些措施給予解決?
參考文獻(xiàn)
[1]高強(qiáng)與高性能混凝土專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，混凝土質(zhì)量專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，中國(guó)土木工程協(xié)會(huì).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
[2]全學(xué)友，孫會(huì)朗.后澆帶的設(shè)置方案對(duì)抗裂效果的影響[J].建筑結(jié)構(gòu)，2004，(6).
