高层建筑基础底板温度裂缝产生的原因及防治

2012-08-13安东风

山西建筑 2012年36期

关键词：底板体积水泥

安东风

(太原师范学院基建办，山西太原 030002)

1 概述

高层建筑基础多采用箱基和筏基，底板厚度大且配有较大的深梁。底板大体积混凝土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，如不采用相应措施，将会直接影响基础结构的抗渗、抗裂、抗侵蚀功能和耐久性。

本文就高层建筑基础底板温度裂缝产生原因及防治作一简要陈述。

2 工程概况

太原师范学院高层住宅楼，建筑面积52 178 m2，占地面积1 873 m2，地下1层，地上 25层，剪力墙结构，基底压力约为500 kPa。基础形式为钢筋混凝土筏形基础，深梁高0．5 m，筏片厚1．0 m。采用静压式预制钢筋混凝土空心管桩。

3 基础结构温度裂缝的种类及其成因

如图1a)所示的是温升引起的表面裂缝。混凝土浇筑时，水泥在水化过程中要发出一定的热量，由于体积大，积聚在内部的水化热不易散发，从而在近表面区域形成较大的温度梯度，引起较大的表面拉应力。当表面拉应力超过混凝土早期抗拉强度，就会在混凝土表面产生裂缝。图1b)表现的是结构性裂缝。混凝土在硬化过程中，因降温而产生收缩所引起的。收缩时，受到基底或结构本身的约束后，就会产生很大的收缩应力表现为拉应力。当它超过混凝土该阶段的抗拉强度时即产生这两种裂缝，并且会发展成贯穿完全断面的结构性裂缝，带来重大危害。这些裂缝不容忽视，都会给防水、抗侵蚀和耐久性带来严重的问题。

图1 基础结构温度裂缝示意图

4 基础底板裂缝的有效防治措施

4．1 防止表面裂缝的措施

许多工程实践表明，当混凝土内部与表面最大温差ΔT＜20℃时，不会产生表面裂缝，因此降低和控制ΔT是防止表面裂缝的关键。具体措施有:

1)采用低水化热的水泥如矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。掺加粉煤灰不仅是一项节能措施而且具有许多特性，对水灰比和环境温度更为敏感。在低水灰比情况下在较高温度环境中，粉煤灰混凝土强度增长速率比普通混凝土明显。高效减水剂的使用为低水灰比创造了条件，大体积混凝土的温升为较高温度环境创造了条件，因此粉煤灰的应用条件在大体积混凝土中十分优越。

2)用冰水拌和混凝土，同时在砂、石堆放场搭设棚架防止日晒，进料前用冷水冲骨料，降低其入机温度。

3)表面养护，控制混凝土表面温度。混凝土浇筑后立即覆盖塑料薄膜，保温养护，终凝后立即向混凝土洒水养护(揭起薄膜)，保温7 d，在3 d后，要控制洒水温度，不得把冰凉的自来水直接洒向混凝土。

4．2 防止底板和侧墙收缩裂缝的措施

1)设置基础滑动层。

若基础大体积混凝土浇筑在坚实的基岩或桩基较密时，会产生很大的外约束应力，处理不好，会产生从底部开裂甚至向上延伸发展成贯穿裂缝，引起具有较大危害的渗漏。经理论分析实践证明，若基础底部设置滑动层，可大大改善地基与基础之间的接触状态，减少地基产生的外约束力，有效防止底板裂缝产生。滑动层目前多采用沥青类材料，一般在涂刷沥青层后再加铺一层油毡。

2)合理抗裂性。

合理分缝分块可缩小约束范围，从而减轻约束作用，还可利用浇筑块层面散热，从而有效控制底板和侧墙收缩裂缝。同时接缝处理必须满足防渗要求。其中伸缩缝是为了防止结构因尺寸过长导致约束应力过大而自觉设置的一种构造缝，其间距一般控制在25 m～30 m;施工缝是为了方便施工和在施工期间进行必要的技术间隙而设置的缝;后浇缝是现浇整体式钢筋混凝土结构中只在施工期间保留的临时性温度收缩变形缝。

3)合理配置限裂钢筋。

合理配筋(一般配筋率在0．2%～0．5%)可以有效约束混凝土的极限拉伸率。何为合理，简而言之，配筋应做到细、密，符合一定的配筋率。当混凝土局部较厚时，表面布6 mm～8 mm的细密钢筋可起到减轻混凝土收缩，限制裂缝发展的作用。

4)按设计要求严格从选定配合比入手，选择合适的掺合料、缓凝减水剂，通过试配每立方米混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温升，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。混凝土浇筑时，在振动界限(混凝土经振捣后能恢复塑性状态的时间)以前给予二次振捣，能排除混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%左右，从而提高抗裂性。