宝鸡高新大厦基础底板大体积砼裂缝控制技术

所属栏目：建筑设计论文发布日期：2011-05-07 16:23 热度：

　　[摘要]从材料选择，施工及养护等方面介绍了宝鸡高新大厦基础底板大体积砼裂缝控制所采取的措施，效果良好。
　　[关键词]基础，大体积砼，裂缝，控制，水化热，温差，温度应力，配合比
　　
　　1、工程概况：
　　宝鸡高新大厦位于宝鸡市高新开发区高新五路以西，滨河路以南，占地60亩，建筑面积48700㎡。该工程主楼为框架剪力墙结构，地下一层，地上二十八层，总高99.85m，基础埋深－9.100m，基础筏板建筑面积1325㎡，厚1.45m，采用C50、S8防水砼，配筋为筏板底面28＠300（双层、双排双向）、筏板顶面25＠150（双层、双排双向），其中筏板边沿设10＠200的构造筋。
　　2、砼裂缝产生的原因：
　　宝鸡高新大厦主楼技术复杂，质量要求高，施工难度大，尤其是基础筏板施工质量绝不允许出现裂缝，而筏板由于体积大，强度高，砼内水化热释放量大，温升速度快、峰值高、热量散发排除难，极易出现温度裂缝。
　　温度裂缝产生的原因：高层建筑底板大体积砼结构的温度裂缝问题一直是影响工程质量和使用功能的主要质量通病，它不仅有损工程外观，影响工程验收，而且易引起地下水渗漏，严重影响地下室的使用功能。
　　大体积砼施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是砼由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和砼各质点间的约束，应阻止这种应变。一旦温度应力超过砼能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝，这种裂缝一般虽不会影响结构的强度（裂缝宽度应在允许范围内），但却对结构的耐久性有所影响，所以必须予以重视和加以控制，温度裂缝产生的原因如下：
　　2.1水泥水化热是大体积砼中的主要温度因素：水泥在水化过程中要产生大量的热量，而大体积结构物一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。通过实测，水泥水化热引起的温升，是与砼单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随着砼的龄期按指数关系增长，一般在10～12d接近于最终绝热温升（视气温变化而异），但由于结构物有一个自然散热条件，实际上砼内部的最高温度，多数发生在砼浇筑后的最初3～5d。
　　由于砼的导热性能较差，浇筑初期砼的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着砼龄期的增长，弹性模量的增高，对砼内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，砼的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
　　2.2砼浇捣时外界气温变化的影响：大体积砼在施工阶段，砼浇筑温度与外界气温有直接关系。一般而言，外界气温愈高，砼的浇筑温度也愈高；外界温度下降，增加砼的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层砼与内部砼的温度梯度，即会加大砼内外温差和温度应力，这对大体积砼是极为不利的，出现裂缝的机率也会大大增加。
　　砼内部的温度是水化热的绝热温度，浇筑温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差越大，温度应力也越大。同时，在高温条件下，大体积砼不易散热，砼内部的最高温度一般可达60～70℃，并且有较长的延续时间（与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关）。合理的温度控制措施，防止砼内外温差引起的过大温度应力就显得更为重要。
　　2.3内外约束条件的影响：大体积砼由于温度变化会产生变形，便产生了应力，这就是温度变化引起的应力状态。而当应力超过某一数值，便引起裂缝。
　　砼内部由于水化热中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面产生拉应力，当拉应力超过砼的抗拉强度值和钢筋的约束作用时，就会产生裂缝。
　　2.4砼的干燥收缩变形：砼中80%的水分要蒸发，约20%的水分是水泥水化所必需的，最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着砼的继续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩。对于普通砼来说，大多数为收缩变形，少数为膨胀变形。
　　如前指出，在砼中尚有80%的游离水分需要蒸发，多余水分会引起砼体积收缩，若有约束，即可引起砼的开裂，并随龄期的增加而发展。如果砼收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀几乎达到原有的体积。干湿交替将引起砼体积的交替变化，这对砼是很不利的。对于砼构件而言，由于表面干缩受到中心砼的约束，表面产生拉力而出现裂缝。
　　通过以上分析，在大体积砼工程中，仅仅根据砼内部最高温度，和内外温差来控制砼质量是不全面的，还应考虑温度应力的影响；而温度应力的大小，又涉及到构筑物的平面尺寸、浇筑高度、基础约束条件，以及砼的各种组成材料特性等多种因素。因此在建筑工程中，必须采用“温差——温度应力”双控的方法，才能避免发生温度裂缝。
　　3、筏板大体积砼施工预防裂缝的主要措施：
　　导致大体积砼产生裂缝的原因是多方面的，因此预防裂缝产生要抓住症结，针对性地运用各种技术措施来综合治理，在宝鸡高新大厦主楼大体积砼施工中，我们项目部在接到任务之初，委托陕西省第二建筑工程公司中心试验室对C50.S8砼配合比进行试配，取得了成功。筏板施工是本工程高强砼施工的开始，我们利用中心试验室的试配成果，征询专家的意见，又结合大体积砼裂缝控制的基础，围绕控制砼内外温差，降低砼温降速度和峰值，减小砼收缩，提高砼极限拉伸等关键，在制定和实施施工方案中，采取了以下一些技术和管理措施，取得了较好的效果。
　　3.1、优化配合比，优选原材料：
　　3.1.1优化配合比：大体积砼的配合比在强度、耐久性、坍落度等方面可满足设计要求时，应提高掺合料及骨料的含量，力争把水泥用量降低到最小限度。砼的水灰比宜为0.4～0.6，砂率为40%左右，初凝时间为8～16h，坍落度为160～180㎜。为了降低水化热，应掺加优质粉煤灰等添加剂，掺量≥20%，尽可能采用超量取代，还可掺加抗裂、防冻、减水等外加剂改善砼的性能。
　　在大体积砼工程中，要把和易性（坍落度）作为一个突出问题来抓。减少水泥固然重要，但砼的水灰比和坍落度，一定要满足施工操作的基本要求，确保砼振捣后里实外光，强度合格。当水泥用量与坍落度（相对应的水灰比）发生矛盾时，应适当增大坍落度指标，调整水灰比，并与外加剂相匹配。

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