高层建筑厚板基础大体积混凝土裂缝的防治
【关键词】高层建筑,厚板基础,大体积混凝土,裂缝 防治
近年来，随着我国经济的快速发展，越来越多的城市开始修建高层、超高层建筑，这些建筑的规模一般比较大，于是大体积混凝土浇筑组建成为高层建筑施工的重要形式，一般大体积混凝土是指厚度大于或者等于1.5m，并且宽度较大的混凝土，但是大体积混凝土施工存在一些质量问题，其中最为普遍的就是混凝土裂缝，因为在混凝土拌制施工过程中，水泥水化会产生大量的热量，如果内部混凝土的热量得不到排除，与外界的温度差就会很大，最终导致混凝土出现裂缝。美国混凝土学会却指出任何现浇混凝土其尺寸在达到一定程度，水泥在水化过程中就会出现体积变形问题，在大体积混凝土中一旦有裂缝出现，特别是由贯穿于结构的裂缝不但降低了混凝土的耐久性，削弱了构件的承载力，同时还会对建筑物的安全产生影响。因此，如何防止大体积混凝土的裂缝成为施工工作者的重视的问题。
一、大体积混凝土施工特点和裂缝类型
1、大体积混凝土结构的施工特点
(1)施工整体性较高：在大体积混凝土浇筑过程中，为了保证混凝土浇筑质量，要求混凝土连续浇筑，不得留有施工缝;
(2)混凝土浇筑使用量大：大体积混凝土浇筑所使用的混凝土量非常大;
(3)混凝土水化热大：在浇筑过程中，水泥水化会产生大量的热量，一方面混凝土内部的水化热不能及时释放出来，最终导致混凝土浇筑初期温度快速升高，另一方面结构表面散热面积较大，散热较快，加大了混凝土内外温差，内部混凝土的抗拉强度很低，当温度应力超过了混凝土的抗拉强度就会在表面出现裂纹;在混硬化过程中内部温度逐渐降低，产生一定量的收缩，由于新浇筑的混凝土受到基底的约束，会使接触表面产生巨大的剪切应力，并在混凝土的正截面处形成拉应力，当混凝土截面的拉应力超过了混凝土本身的抗拉强度就会出现裂缝，严重时裂缝会贯穿于整个混凝土断面，最终带来严重的危害。
2、常见的裂缝类型
在大体积混凝土所形成的裂缝中，根据裂缝形状分为贯穿型裂缝和表面型裂缝。
(1)贯穿型裂缝
这种裂缝包括温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等原因引起的，其裂缝特征为由界面向上延伸，在靠近基底处比较明显，在上部不是很显著，这种裂缝对结构的稳定性有很大的影响，同时对混凝土的耐久性、防水性能都产生了破坏。在混凝土浇筑过程中，施工技术人员没有对内外温度做好控制，当浇筑完成后，内部水化热量大，没有做好控温措施，最终导致内部温度应力超过了混凝土的抗拉强度，出现了贯穿型裂缝;当混凝土硬化过程中，内部混凝土热量会急剧下降，混凝土产生收缩，当混凝土的收缩变形受到地基等边界条件约束时，就会在混凝土内部产生拉应力，当这两种收缩应力经过叠加后就会在混凝土的底面交界处出现贯穿型裂缝。
(2)表面裂缝
表面裂缝出现的形状多变，但是以水平、竖直、龟裂居多，这种裂缝的产生于周围的环境有很大的关系。大体积混凝土浇筑完成后，应该对混凝土内外温差进行控制，对于混凝土表面一般覆盖一层塑料薄膜、然后覆盖一层草袋，同时要对内部进行降温处理，但是在实际施工中，施工单位为了降低成本，没有对环境温度、内部温度进行控制，当混凝土的内部应力超过了混凝土的抗拉强度，就会在表面出现裂缝，这种裂缝一般产生的较早，深度比较浅，但是表面裂缝容易产生应力集中，导致裂缝进一步扩展。
二、高层建筑厚板基础大体积混凝土常见裂缝产生的原因
大体积混凝土浇筑过程中，一般不会受到外荷载作用，因此不会出现外荷载裂缝，但是在水泥水化过程中，会释放出大量的水化热，并且混凝土的体积较大，热量得不到散失，最终温度升高，混凝土出现变形，加之厚板基础对混凝土边界的约束，在混凝土水化初期，其体积变化受到了基础混凝土的约束，混凝土处于受压状态，此时混凝土的强度较低，产生的压应力比较小，当水泥在硬化过程中，混凝土的强度得到了增长，会产生较大的拉应力，内部水化所产生的热量不容易散失，而外部混凝土表面的热量容易散失，与内部出现了温度差，当表面同时受到降温时，就会产生巨大的拉应力，这样的拉应力就会超过极限抗拉强度而出现了裂缝。
三、高层建筑厚板基础大体积混凝土裂缝的防治措施
1、降低混凝土发热量
(1)采用低水化热的水泥品种
在施工过程中我们可在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量，并宜优先选用水化热低、凝结时间较长的矿渣硅酸盐水泥，以减少水泥水化热，降低混凝土温度。在选择大体积混凝土所用水泥时，应当把混凝土的绝热温升和抗拉强度结合起来同时考虑，因为水化热小的水泥强度发展缓慢，对防止混凝土开裂有一定的影响。
(2)掺加缓凝减水剂或早强减水剂
施工中经常应用掺加外加剂来改善水泥特性。对于大体积混凝土主要掺加缓凝减水剂或早强减水剂来提高混凝土早期强度，同等强度下减少用水量和水泥用量，延长混凝土达到最高温度的时间，同时可减少干缩。一般来说，掺减水剂的混凝土早期温度较低。
(3)采用较大粒径的粗细骨料
实践表明，采用较大粒径的骨料配制同样强度的混凝土，在水灰比相同的条件下水泥用量可减少40kg～50kg，用水量也会相对减少。如混凝土配制时采用细度模数较大的粗砂较采用细砂水泥用量及单位用水量都会减少，可以有效降低混凝土内部温升。在实践中，我们在厚大无筋或疏筋的大体积混凝土基础中，掺加混凝土体积20%以下的符合规范要求的块石来吸热，可节省混凝土，降低混凝土水化热。
2、有效降低大体积混凝土成型时的温度
(1)控制浇筑温度：在混凝土制备完成后，应该及时对混凝土温度进场检测，保证入模温度控制在20℃以下，为了达到这个效果，可以在低温季节或环境温度较低的时间进行混凝土浇筑。
(2)在混凝土搅拌过程中水泥水化会产生一定的热量，为了尽量降低这种水化热带来的影响，应该尽量控制砂石的温度，可以将骨料堆放在凉棚内等措施，以降低砂石的温度。
3、有效降低混凝土的内部温度
基础大体积混凝土施工前进行降温管设计，水管一般采用25mm的薄钢管，管距1m～1.5m。在混凝土施工时将管预埋，利用管中循环冷水来降低混凝土内部的温度。冷却时间一般为浇筑开始初期的5～10天。
4、加强养护
在混凝土浇筑完成后，应该及时对混凝土表面洒水进行湿润，然后利用草袋进行覆盖，以控制内外的温差，草袋的覆盖厚度应该根据施工大气温度进行确定，当室外温度较低时，应该尽量延长草袋覆盖时间，以缓解降温时间和速度，保证混凝土表面不出现裂缝。
5、做好测温
在基础底板进行混凝土浇筑时，应该在底板的边缘和中心部位做好测温点布置，因为这些部位是温度比较高，并且不容易散失的地方。测孔的深度控制在300mm为宜，这样可以及时掌握混凝土内部相邻部位与表面的温度差，为防止裂缝出现提供参考意见。
四、结束语
对高层建筑厚板基础大体积混凝土只要从材料、施工等方面采取一系列措施加以控制温升，控制混凝土内外温差，减少温度应力,裂缝是可以避免的，混凝土质量能够得到保证。
参考文献
【1】赵志缙 李继业 《高层建筑施工》 2009年
【2】龚仕杰 《混凝土工程施工新技术》 2008年
【3】涂鸣 《简明混凝土结构设计手册》 2009年