工程技術論文地下室底板混凝土裂縫的控制措施

1、工程技術論文：地下室底板混凝土裂縫的控制措施【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,以確保結構安全度及使用功能。 【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。當其結構體系屬于梁板體系或較長的結構板時,裂縫多平行于短邊;當?shù)装褰Y構體系為大體積或大面積結構體系時,裂縫常縱橫交錯,這兩種裂縫均屬于收縮性貫

2、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件表面急劇收縮,產(chǎn)生表層無規(guī)則的淺層裂縫及構件表面與構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,從而影響結構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

3、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,與混凝土結構尺寸愈大,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,當其結構產(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

4、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,這是影響到結構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構中心升溫高,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

5、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

6、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)結構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

7、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、使結構產(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)生的結構裂縫,并提高混凝土的抗?jié)B能力及耐久性。 (4)在結構設計及計算時,應考慮大體積混凝土中水泥在水化過程中產(chǎn)生溫度應力對結構的不利因素。所以結構的配筋應增加由于溫度應力產(chǎn)生附加應力的配筋,

8、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,這是減少或消除結構裂縫的重要構造措施。 (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,

9、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