高層建筑結(jié)構(gòu)裂縫的控制
摘要：文章對高層建筑結(jié)構(gòu)裂縫的成因及控制策略進(jìn)行探討。對于易產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)主要受力部位，應(yīng)從設(shè)計、施工及監(jiān)理等各方面給予高度重視，盡量避免裂縫的出現(xiàn)或盡可能將裂縫控制在允許的范圍之內(nèi)。
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)裂縫；成因；控制策略
對于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)，由于大體積混凝土、地下室墻板以及高強(qiáng)混凝土的使用，在施工過程中稍有不當(dāng)，極易產(chǎn)生裂縫。因此，對于易產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)主要受力部位，應(yīng)從設(shè)計、施工及監(jiān)理等各方面給予高度重視，盡量避免裂縫的出現(xiàn)或盡可能將裂縫控制在允許的范圍之內(nèi)。
1 幾個特殊部位的裂縫情況
根據(jù)分析總結(jié)，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中，極易出現(xiàn)裂縫的部位主要有以下幾個方面:
1. 1 大體積基礎(chǔ)混凝土板
隨著建筑高度的不斷增加，地下室越來越深，底板也越來越厚，厚度在3m以上的底板己屢見不鮮。高層建筑中的基礎(chǔ)底板為主要的受力結(jié)構(gòu)，其整體要求高，一般應(yīng)一次性整體澆筑。因此，此類大體積基礎(chǔ)混凝上厚板在施工過程中極易產(chǎn)生裂縫。
1.2 地下室混凝土墻板及樓板
與基礎(chǔ)大體積混凝土一樣，地下室墻板及樓板結(jié)構(gòu)混凝上在硬化過程中由于失水會產(chǎn)生收縮應(yīng)變，在水泥水化熱產(chǎn)生的升溫達(dá)到最高點以后的降溫過程會產(chǎn)生溫度應(yīng)變，并受到基礎(chǔ)、墻柱的約束，因而也極易出現(xiàn)裂縫。
1.3 高強(qiáng)混凝土
目前，高層建筑中已廣泛使用C 50―C 80的中高強(qiáng)混凝土，而且隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，C 80―C 120的高強(qiáng)混凝土在具體工程中也已有應(yīng)用。由于高強(qiáng)混凝土采用的配合比設(shè)計多為低水灰比、高強(qiáng)度等級的水泥，單位體積混凝土的水泥用量多，并使用高效減水劑及摻加超細(xì)礦粉等，這樣其收縮機(jī)制就與普通混凝土有所不同，更易產(chǎn)生裂縫。
2 裂縫的原因分析
2.1 大體積基礎(chǔ)混凝土板
國內(nèi)外的大量實踐證明，各種大體積混凝土的裂縫主要是由于溫度變化引起的。大體積混凝土在澆筑后的升溫階段，由于聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，這樣在混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生壓應(yīng)力，而在外表面則產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于此時混凝土的強(qiáng)度低，有可能產(chǎn)生表面裂縫;在降溫階段，新澆混凝土因受到地基或基礎(chǔ)的較強(qiáng)約束而不能自由收縮。由于升溫階段快，混凝土的彈性模量低，徐變的影響大，所以，降溫時產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于升溫時產(chǎn)生的壓應(yīng)力。當(dāng)差值過大時，將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，甚至最后有可能形成貫穿裂縫。為了解決上述裂縫問題，必須進(jìn)行合理的溫度控制，使因溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于同期混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，并有一定的安全系數(shù)。
2.2 地下室混凝土墻板及樓板
地下室墻板產(chǎn)生的裂縫有以下幾個特點：一是墻板受到基礎(chǔ)、外圍樓板受到地下室外墻的極大約束，這種約束遠(yuǎn)大于樁基對基礎(chǔ)的約束，產(chǎn)生貫穿裂縫的幾率大；二是內(nèi)墻板及樓板受環(huán)境溫度的影響較大；三是內(nèi)外溫差小，產(chǎn)生表面裂縫的幾率��；四是養(yǎng)護(hù)困難，散熱快、降溫速率大，混凝土的松馳徐變優(yōu)勢難以利用，在氣溫驟變季節(jié)尤其應(yīng)注意。
2.3 高強(qiáng)混凝土
高強(qiáng)混凝土的水泥用量大多在450―600 kg/m3，是普通混凝土的1.5―2倍，這樣在混凝土形成過程中因水泥水化而引起的體積收縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的幾率也大于普通混凝土。另一方面，因高強(qiáng)混凝土采用高強(qiáng)度等級的水泥且用量大，混凝土在硬化過程中的水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。另外，高強(qiáng)混凝土中的水泥石含量是普通混凝土的1.5―2倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。
3 裂縫的控制策略
3.1 設(shè)計措施
(1)增配構(gòu)造筋，以提高混凝土的抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距，全截面的配筋率應(yīng)在0.3%―0.5%之間。
(2)避免因結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，對易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。
(3)在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。
(4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮施工時的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫。在正常施工條件下，后澆縫間距為20―30 m,保留時間一般不少于60d，若不能預(yù)測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設(shè)計變更。
3.2 施工措施
(1)嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱的水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量控制在1.5%以下。
(2)認(rèn)真確定混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑。
(3)澆筑施工應(yīng)盡量安排在夜間，以最大限度地降低混凝土的初凝溫度。白天施工時，要求在砂、石堆場搭設(shè)簡易遮陽設(shè)施或用濕麻袋覆蓋，必要時可向骨料上噴冷水。泵送混凝土?xí)r，在水平及垂直泵管仁加蓋草袋并噴冷水
(4)根據(jù)工程特點，可以利用混凝土的后期強(qiáng)度減少用水量，以減少水化熱和收縮
(5)加強(qiáng)混凝土的澆灌振搗，提高密實度。
(6)混凝土應(yīng)盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度的下降應(yīng)不大于15℃，現(xiàn)場混凝土試塊的強(qiáng)度不少于C 5。
(7)采用兩次振搗技術(shù)，提高混凝土的強(qiáng)度，改善其抗裂性。
(8)根據(jù)具體工程的特點，適時采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。
(9)對于高強(qiáng)混凝土，應(yīng)盡量使用中熱微膨脹水泥，摻加超細(xì)礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。并通過試驗摻入粉煤灰，其摻量一般在15%―50%。
4 結(jié)語
在混凝土工程中，由于材料的特性所決定，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫，而且施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的。對于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫的幾個主要受力部位，應(yīng)重點從設(shè)計、施工的全過程加強(qiáng)控制與技術(shù)管理，減少裂縫發(fā)生的因素，盡可能地防止裂縫的產(chǎn)生，并在混凝土澆筑完成后加強(qiáng)檢查。一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，應(yīng)分析原因并采取針對性的處理措施，以最終減少滲漏的出現(xiàn)。
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