建筑工程师论文范文浅谈混凝土裂缝解决方案

　　【摘 要】高层建筑在施工中常出现大体积混凝土温度应力裂缝。本文分析了的成因，给出了解决方案和处理方法。

　　【关键词】高层建筑,大体积混凝土,裂缝,成因,解决方案

　　高层建筑在施工过程中，由于勘察、设计、施工以及相对楼层多，施工周期长，混凝土浇筑量大等诸多因素影响，稍有不慎就可能造成质量事故。过去新闻报道中的“楼歪歪”、“楼倒到”等现象，都是由于施工质量把关不严造成的。而高层建筑施工中由于混凝土裂缝带来的质量问题十分普遍，因此，整个建设施工中做好混凝土——特别是大体积混凝土浇筑是重中之重。笔者根据广西地区实际和多年实践，浅议高层建筑施工过程中大体积混凝土热化产生的温度应力裂缝的原因和解决方案。

　　一、大体积混凝土的热化

　　(一)大体积混凝土。美国混凝土学会的定义是：任何现浇混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。日本建筑学会的标准定义是：结构断面最小尺寸在80cm以上，水热化引起混凝土内的最高温度和外界气温之差，雨季超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属于大体积混凝土。

　　(二)混凝土热量的产生。水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。

　　(三)大体积混凝土的导热性能差。热量在大体积混凝土内传递的能力反映在其导热性能上。大体积混凝土的导热性能较差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量和强度相应提高，对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强，即产生很大的温度应力，当大体积混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。

　　(四)外界气温变化的影响。大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。大体积混凝土的内部温度是浇筑温度(既大体积混凝土的入模温度，它是大体积混凝土水化热温升的基础)、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温愈高，大体积混凝土的浇筑温度也愈高;若外界温度下降，会增加大体积混凝土的降温幅度，特别在外界气温骤降时，会增加外层大体积混凝土与内部大体积混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。

　　二、大体积混凝土热化产生的温度应力裂缝

　　由于水泥水化热的作用，水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土，必然先升温，待达到一定的温度后冷缩，致使混凝土可能因温度应力出现裂缝。

　　(一)拉应力当超过混凝土抗压强度。混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。

　　(二)表面温度降低快。在拆模以后，因气温骤降等原因引起混凝土表面温度降低过快，也会导致裂缝产生。

　　(三)形成温差。当混凝土达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，与最高温度差值所形成的温差，在基础部位同样导致裂缝。

　　三、大体积混凝土热化产生的温度应力裂缝解决方案

　　(一)尽量选用低热或中热水泥，减少水泥用量。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。

　　(二)掺加掺合料。大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加原状或磨细粉煤灰后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。

　　(三)混凝土的温度控制。①降低混凝土入模初始温度;②设置降温管，控制管内水流速度，按要求设测温孔，控制阀门和加压泵。③延长混凝土初凝时间，使混凝土初始水化热能尽可能的散发。④养护时，如条件许可，混凝土顶面蓄水，侧面采取保温措施。最终目的是要达到控制砼的表面温度与内部温度差不能大于25°。

　　(四)改进施工工艺流程

　　1、改善搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度。

　　2、严格控制浇筑流程。合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。 对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。在高温季节泵送，宜用温草袋覆盖管道进行降温，以降低入模温度。

　　3、注重浇筑完毕后养护。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

　　四、温度应力裂缝的处理方法

　　(一)表面修补法。表面修补法主要适用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

　　(二)嵌缝法。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性防水材料为聚合物水泥砂浆。

　　(三)结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采用加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

　　(四)混凝土置换法。混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

　　【参考文献】：

　　[1]高层建筑混凝土结构技术规程[S].JGJ 3—2002.

　　[2]混凝土强度检验评定标准[S].GBJ107.

　　[3]混凝土结构工程施工及验收规范[S].GB50204-1992.

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