地下室底板混凝土裂縫的控制措施

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【摘 要】由于地下室底板混凝土的強度一般較高、水泥用量較大,在水泥熟化時放出大量的水化熱,使其內(nèi)部溫度較高,從而使其內(nèi)部與地基土、內(nèi)部與上表面產(chǎn)生較大的溫差。本文根據(jù)對地下室底板混凝土開裂的特征及原因分析,提出預防地下室底板混凝土開裂的措施,以確保結(jié)構(gòu)安全度及使用功能。 

　　【關鍵詞】溫度應力;干縮應力;貫穿性裂縫;非貫穿性裂縫 　1. 地下室底板混凝土的裂縫的特征  　　地下室底板混凝土的裂縫多為約束裂縫,其走向規(guī)則不定。當其結(jié)構(gòu)體系屬于梁板體系或較長的結(jié)構(gòu)板時,裂縫多平行于短邊;當?shù)装褰Y(jié)構(gòu)體系為大體積或大面積結(jié)構(gòu)體系時,裂縫常縱橫交錯,這兩種裂縫均屬于收縮性貫穿約束裂縫,裂縫寬度隨著溫度變化而變化。另一種裂縫屬于底板表面與地基土及外界氣候的溫差引起的構(gòu)件表面急劇收縮,產(chǎn)生表層無規(guī)則的淺層裂縫及構(gòu)件表面與構(gòu)件的中心溫差與收縮產(chǎn)生表面較深層裂縫,但屬非貫穿性裂縫。  　　2. 裂縫的危害性  　　對于地下室底板而言,當產(chǎn)生貫穿性裂縫時將引起底板漏水,從而影響結(jié)構(gòu)的安全度及其使用功能,這種裂縫是致命的。而底板表層產(chǎn)生的淺層及深層的溫差收縮裂縫,雖然是非貫穿性裂縫,但會增加鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化速度,也必須加以處理和補強措施,否則也會影響使用年限。  　　3. 裂縫的原因分析  　　3.1 水泥選用不當,水化熱過高。由于地下室底板混凝土的強度一般較高、水泥用量較大,而水泥水化過程中產(chǎn)生的熱量約每克水泥水化放熱量約達120cal/g,混凝土內(nèi)部升溫約在300c以上。這種升溫與混凝土的入模溫度之和經(jīng)常會達到60℃以上,當其溫度開始下降時,在其內(nèi)部將引起較大的溫度應力和溫度變形,當溫度應力及其變形超過其允許值時將產(chǎn)生混凝土的內(nèi)部裂縫。當混凝土內(nèi)部與表面溫差較大時,也將產(chǎn)生溫度應力和溫度變形?；炷羶?nèi)部的溫度應力與混凝土厚度及水泥用量、品種有關,與混凝土結(jié)構(gòu)尺寸愈大,厚度愈厚,溫度應力愈大,引起裂縫的可能性愈大。  　　3.2 混凝土內(nèi)外約束條件的影響。大體積鋼筋混凝土底板與澆筑在地基土上,當其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度變形時,受到了地基土的限制,從而產(chǎn)生外部約束應力,當混凝土升溫時,產(chǎn)生膨脹變形約束,中心產(chǎn)生壓應力,此時混凝土彈性模量小,徐變和應力松馳度大,使混凝土與地基連接不牢固。當溫度下降,中心產(chǎn)生較大拉應力,當混凝土的齡期抗拉強度低于溫度產(chǎn)生的拉應力時,混凝土底板將出現(xiàn)由底部向上發(fā)展的垂直裂縫,此裂縫往往是貫穿性裂縫,這是影響到結(jié)構(gòu)安全度和使用功能是致命的裂縫。當混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱而形成結(jié)構(gòu)中心升溫高,熱膨脹大,中心產(chǎn)生壓應力,表面產(chǎn)生拉應力,當拉應力超過混凝土的抗拉強度和鋼筋的約束力,同時也會產(chǎn)生深層裂縫,是非貫穿性裂縫也會影響使用年限。  　　3.3 外界氣溫變化的影響。大體積混凝土在施工階段,常受到外界氣溫變化的影響,外界氣溫越高,澆筑溫度也愈高,當氣溫下降,特別是氣溫驟降,會大大增加外層混凝土內(nèi)部的溫度梯度,會造成溫差與溫度應力,使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。  　　3.4 混凝土的收縮變形的影響。  　　(1)混凝土塑性收縮變形發(fā)生在混凝土硬化之前,此時混凝土仍處于塑性狀態(tài),混凝土在自重作用下產(chǎn)生塑性下沉,從而造成混凝土的塑性收縮變形。這種變形的產(chǎn)生主要是上部混凝土的沉降受到鋼筋和骨料限制,或平面面積較大的混凝土其水平方向的減縮造成的。由于混凝土構(gòu)件的水平方向的減縮比垂直方向更難,這就會形成不規(guī)則的深層裂縫,這種裂縫通常是互相平行。  　　(2)混凝土的體積變形,混凝土在終凝后體積產(chǎn)生變化,有可能產(chǎn)生收縮或膨脹,這種變形會隨著混凝土內(nèi)部溫度與外界溫度的變化而變化。當然也與混凝土組成材料的成分及含量、粒徑大小、混凝土的入模溫度等有關。  　　(3)干燥收縮?；炷林械乃?0%要蒸發(fā),20%水分是混凝土中水泥熟化時所需。隨著水分的蒸發(fā)混凝土就會出現(xiàn)干燥收縮。其表面干燥收縮快,中心干燥收縮慢,表面收縮應力受到中心收縮應力的約束,表面產(chǎn)生拉應力而出現(xiàn)裂縫。  　　(4)混凝土勻質(zhì)性的影響而造成的不規(guī)則裂縫。配合比不嚴格計量,坍落度、外加劑,骨料粒徑不同及振搗密實度不同,造成混凝土的彈性模量不同,形成收縮變形不均勻,導致應力集中而引起裂縫。  　　(5)結(jié)構(gòu)剛度突變造成的裂縫。厚度差別較大或留孔、留槽、斷面突變、埋管等都會由此處產(chǎn)生裂縫。  　　(6)養(yǎng)護水溫過低造成的急速收縮裂縫。  　　4. 裂縫的控制方法  　　(1)降低混凝土中水泥在水化過程中的水化熱,減少混凝土在施工過程中由于溫差過大產(chǎn)生膨脹與收縮應力。  　　(2)延長混凝土初凝及終凝時間。因為水泥在水化時的總發(fā)熱量是個常數(shù),延長升溫與降溫時間,降低了溫度梯度峰值,從而降低了混凝土膨脹與收縮的應力最高值,裂縫發(fā)生的可能性迅速降低。  　　(3)合理選用混凝土粗細骨料、水灰比、摻適量微膨脹劑、緩凝劑、使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自應力來提高混凝土的抗拉能力,減少由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫,并提高混凝土的抗?jié)B能力及耐久性。  　　(4)在結(jié)構(gòu)設計及計算時,應考慮大體積混凝土中水泥在水化過程中產(chǎn)生溫度應力對結(jié)構(gòu)的不利因素。所以結(jié)構(gòu)的配筋應增加由于溫度應力產(chǎn)生附加應力的配筋,或采用鋼纖維混凝土,可以大大提高混凝土內(nèi)部的抗拉強度,這是減少或消除結(jié)構(gòu)裂縫的重要構(gòu)造措施。  　　(5)加強混凝土的養(yǎng)護,采取有效表層保溫、保濕措施,使外界氣溫與混凝土表面溫差不宜過大,散熱過快,并保持足夠水分,使混凝土水化與凝固更完善,從而減少溫度梯度,使膨脹與收縮更均勻。  　　5. 裂縫控制的具體措施  　　(1)減少混凝土中水泥的水化熱,應選用低水化熱礦渣水泥,其標號不低于425#最好用525#標號,水泥用量少,水化熱低,同時在混凝土摻些一級或二級粉煤灰,它是一種活性材料,可以代替部分水泥,減少水泥用量,降低水化熱,加強了粉末效應,提高混凝土和易性,減少水灰比,增加混凝土的密實性和提高混凝土抗拉強度,降低混凝土的彈性模量,減少干縮。當每立方米混凝土摻入適當粉煤灰,降低水化熱,提高混凝土強度,改善裂縫是行之有效的措施。  　　(2)混凝土的收縮隨之粗細骨料的含泥量增加而增加,隨著粗細骨料的粒徑加大而減少,石子含泥量必須少1%,砂、用中粗砂、其含泥量應不少于2%,這是減少干縮應力,控制混凝土收縮裂縫的重要措施。  　　(3)嚴格控制水灰比,水是影響混凝土收縮主要因素,因混凝土中水分大部分蒸發(fā)引起混凝土內(nèi)部形成很多毛細孔,降低混凝土抗拉強度、收縮變形也同時發(fā)生,因此采用減水劑、減少水灰比,改善混凝土和易性,從而提高混凝土的抗拉強度,減少內(nèi)約束應力產(chǎn)生裂縫。  　　(4)配制混凝土加入適量緩凝劑、來延長初凝和終凝時間,使混凝土內(nèi)部升溫和降溫不出現(xiàn)溫度梯度峰值,即是升溫最高值,充分發(fā)揮混凝土自身強度潛力和材料松馳的特征,使混凝土的抗拉強度大于溫差應力,減少裂縫產(chǎn)生。  　　(5)對澆注的混凝土采用有效的保濕、保溫的保養(yǎng)措施、在混凝土表面用麻袋或草袋覆蓋,并用清水澆濕,水的溫度不宜低于混凝土表面溫度22℃以下。盡量減少混凝土表面熱擴散快、溫差大、降低外界環(huán)境與混凝土表面的溫差值,減少溫差應力對結(jié)構(gòu)的影響。  　　(6)在地下室混凝土底板下部鋪設滑移層,可以采用瀝青砂、中砂層等。  　　6. 結(jié)束語  　　地下室混凝土底板的開裂對于底板受力與耐久性有關很大的影響,采用低熱水泥拌制混凝土、減少水泥用量、添加粉煤灰、采取合理的保溫、保濕措施、增設滑移層、合理的設置抗裂鋼筋等是防止混凝土底板開裂的有效方法。