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淺析筏板基礎(chǔ)混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防
論文關(guān)鍵詞：混凝土 裂縫分析控制
論文摘要：建筑工程大量使用了筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生裂縫，本文從筏板基礎(chǔ)的表面裂縫和收縮裂縫進(jìn)行了分析，有針對(duì)性的提出了筏板基礎(chǔ)混凝土裂縫的預(yù)防措施，為今后工程實(shí)踐起到簡(jiǎn)單的導(dǎo)引作用。
城市建設(shè)高速發(fā)展今天，高層建筑工程不斷的涌現(xiàn)在各大中城市中。筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛，但筏板基礎(chǔ)混凝土體積大，混凝土在澆筑和硬化過程中釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，不僅有損外觀形象，還會(huì)造成鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結(jié)構(gòu)抵抗荷載的能力，降低建筑結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，成為結(jié)構(gòu)的隱患。
一 筏板基礎(chǔ)混凝土溫度裂縫機(jī)理分析
（一）水泥水化放熱產(chǎn)生的溫度收縮
水泥水化放熱是筏板基礎(chǔ)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。水泥水化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物的斷面一般較厚，熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散熱，混凝土?xí)蚴軣岫a(chǎn)生較大的體積膨脹。在此后的降溫階段，混凝土體積會(huì)因自身溫度不斷降低而逐漸收縮。此時(shí)，筏板受到地基或其他結(jié)構(gòu)物件的約束，這樣就會(huì)在混凝土筏板內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度收縮應(yīng)力。一旦混凝土筏板中的溫度收縮應(yīng)力超過了混凝土當(dāng)時(shí)齡期的拉應(yīng)力強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生貫串整個(gè)截面的裂縫，使結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、整體性、耐久性等性能嚴(yán)重降低，帶來嚴(yán)重后果。另外，筏板基礎(chǔ)混凝土還會(huì)因?yàn)閮?nèi)部散熱慢而溫度較高，表面部分散熱快而溫度低，使混凝土內(nèi)部與表面之間收縮值相差過大，產(chǎn)生過大的表面拉應(yīng)力，從而使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。
（二）外界氣溫變化的影響
外界氣溫愈高，混凝土的澆注溫度也愈高，而外界溫度下降，又增加了混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對(duì)筏板基礎(chǔ)大體積混凝土是極為不利的。
混凝土內(nèi)部的溫度是水化熱的絕熱溫度，澆注溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱降溫導(dǎo)致各種溫度的疊加，而溫度應(yīng)力則是由溫差所引起的溫度變形造成的。溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力，就顯得更為重要。
(三) 內(nèi)外約束條件
約束條件一般可概括為兩類：即外約束和內(nèi)約束。外約束是指結(jié)構(gòu)物的邊界條件，一般指支座或其他外界因素對(duì)結(jié)構(gòu)物變形的約束。內(nèi)約束是指較大斷面的結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)部非均勻的溫度及收縮分布，各質(zhì)點(diǎn)變形不均勻而產(chǎn)生的相互約束。具有大斷面的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)因斷面尺寸較大，其變形還可能受到其他物體的宏觀約束。
綜合以上分析，我們不難看出，建筑工程筏板混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，以溫度收縮產(chǎn)生的裂縫為常見，危害也最大。在筏板混凝土施工中，既要防止混凝土的表面裂縫，又要防止混凝土的收縮裂縫。所以，基于這兩方面的原因，我們可以從下方面的力學(xué)分析中得出控制預(yù)防的方法。
二 筏板基礎(chǔ)混凝土表面裂縫控制的力學(xué)分析
混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，使筏板混凝土的溫度上升很快。但由于混凝土表面散熱條件較好，熱量可向大氣中散發(fā)，所以其表面溫度上升較少；而其內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)少，這樣其內(nèi)部溫度上升較多。內(nèi)外部由此形成了溫度梯度，結(jié)果在筏板混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層上產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在筏板混凝土的表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
產(chǎn)生裂縫的溫度應(yīng)力包括兩個(gè)主要組成部分：升溫階段，由混凝土中心溫度與混凝土表面溫度之差產(chǎn)生的相對(duì)變形受到約束引起的溫度應(yīng)力；降溫階段，由混凝土內(nèi)部從高溫降至環(huán)境溫度時(shí)產(chǎn)生收縮變形受到外約束而引起的溫度應(yīng)力。所以，我們控制筏板混凝土裂縫的一項(xiàng)關(guān)鍵因素是將筏板混凝土表面溫差控制在一定范圍內(nèi)，使其由于此原因產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小于同齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)階段的工程實(shí)踐及理論研究，我國(guó)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》把溫差限值確定為25℃。
三 筏板基礎(chǔ)混凝土收縮裂縫控制的力學(xué)分析
筏板基礎(chǔ)混凝土收縮裂縫產(chǎn)生在混凝土的降溫階段，即當(dāng)混凝土降溫時(shí)，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內(nèi)部拌和的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝作用，促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)齡期的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，它會(huì)貫穿全斷面，成為結(jié)構(gòu)性裂縫，給住宅工程帶來嚴(yán)重危害。
建筑工程筏板基礎(chǔ)的厚度（高度）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)方向的尺寸。當(dāng)?shù)装搴穸扰c長(zhǎng)度之比小于或等于0.2時(shí)，底板在溫度收縮變形變化作用下，離開端部區(qū)域，靠近中部全截面受力較均勻。所以對(duì)于這種原因引起的裂縫，我們?cè)诠こ虒?shí)踐和理論研究中得出了一些經(jīng)驗(yàn)公式控制溫度收縮應(yīng)力，把溫度收縮應(yīng)力控制在小于齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度。具體的各經(jīng)驗(yàn)公式要根據(jù)具體的工程尺度，混凝土齡期來定，各種文獻(xiàn)針對(duì)這一結(jié)果進(jìn)行了一些闡述，從而收到較好的效果。
四 結(jié)論
在建筑工程筏板基礎(chǔ)混凝土施工中，溫度與溫度應(yīng)力的發(fā)展規(guī)律對(duì)混凝土的裂縫控制是至關(guān)重要的。溫度應(yīng)力的計(jì)算要充分考慮施工條件、環(huán)境溫度、混凝土彈性模量、徐變、干縮及應(yīng)力松弛的影響。
影響筏板基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力因素很多，其中混凝土的配合比、澆注環(huán)境及邊界散熱條件是主要因素，所以基于前文分析論證，在今后的工程實(shí)踐中應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手來控制溫度裂縫。
(一) 改進(jìn)混凝土配合比，在混凝土中摻入混合材料（如減水劑和粉煤灰等），降低水泥水化熱，減少單位體積水泥用量。
(二) 在混凝土中加入一定的膨脹劑，利用混凝土的補(bǔ)償收縮原理提高混凝土的抗裂性，這種已“抗”為主，“抗”與“放”相結(jié)合的方法能較好的解決筏板基礎(chǔ)混凝土的裂縫控制問題。
(三) 降低混凝土的澆注溫度，可以降低混凝土的最高溫度，從而可減少基礎(chǔ)溫度和內(nèi)外溫差�？刂茲沧囟葢�(yīng)盡量避免在高溫季節(jié)施工或采用與骨料預(yù)冷等辦法降低入模溫度。
(四) 改善邊界散熱條件和約束條件，采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)措施，不使表面混凝土散熱太快，使混凝土表面保持較高的溫度，降低混凝土的內(nèi)外溫差。
綜上所述，建筑工程混凝土筏板基礎(chǔ)裂縫主要是前述兩方面的原因，我們?cè)诮窈蟮墓こ虒?shí)踐中嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)程以及分析總結(jié)的方法做，就一定能將這種問題消除，從而使我們的工程質(zhì)量得到保證，使我們的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益提高。
參考文獻(xiàn)：
王鐵夢(mèng)《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》中國(guó)建筑工業(yè)出版社
現(xiàn)行規(guī)范《混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
現(xiàn)行規(guī)范《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》
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