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【摘 要】本文以高层建筑超厚底板大体积和混凝土结构施工中的温度应力和温度变形控制为研究对象，针对高层建筑超厚底板产生裂缝的主要原因是温度应力和温度变形这一特点，重点研究底板大体积混凝土温度应力产生和变化的机理，探讨防止底板大体积混凝土出现裂缝的施工技术，提供切实可行的实践经验。
【关键词】高层建筑超厚底板；大体积砼；温度裂缝控制
随着我国经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般地拔地而起，如何满足工程建筑的需要，总结出一套简便、准确、高效的高层建筑超厚底板大体积砼施工技术理论体系，便成为在施工技术中需要解决的现实课题。从以往的工程实践经验来看，底板大体积砼质量的好坏直接关系到整个工程质量，并且占有相当可观的成本造价。如何进行准确的技术设计，周密的施工组织和严格的成本控制，整个施工设计中必须重点研究的课题。与一般的钢筋砼相比，大体砼其有以下特征:结构厚实、砼量大、工程条件复杂、施工技术要求高、水泥水化热易使结构产生温度和收缩变形。建筑工程中的大体积砼，相对来说体积不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩。
1.大体积砼裂缝机理
混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，它具有较高的抗压强度、良好的耐久性及抗拉强度低、抗变形能力差、易开裂的特性。混凝土的裂缝理论不少，有唯象理论、统计理论、构造理论、分子理论和断裂理论。本文以唯象理论为基础，考虑材料的某些构造、结构形式、施工特点及时间关系，提出结构物裂缝的分析方法。借助于现代化的试验设备，可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝。“微观裂缝”亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种:即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘结面上的粘着裂缝，分布于骨料之间水泥浆中的水泥石裂缝和存在于骨料本身的骨料裂缝。大体积砼的裂缝多由变形变化引起的，即结构要求变形，当变形受到约束得不到满足时，引起应力，当该应力超过砼抗拉强度时就引起裂缝。为此，裂缝的产生既与变形大小有关，又与约束的强弱有关。结构产生变形变化时，不同结构之间和结构各质点之间都会产生约束，前者称为“外约束”，后者称为“内约束”，外约束分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积砼，相对说来体积不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩，故外约束应力占主要地位，因此我们要重点研究由结构变形和外约束引起的应力。
2.大体积砼裂缝机理
大体积砼施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是砼由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和砼各质点间的约束(内约束)阻止这种应变，一旦温度应力超过砼能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。
2.1水泥水化热
水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升，与砼单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期按指数关系最增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上砼内部的最高温度大多发生在砼浇筑后的3--5d。
2.2约束条件
结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”。在全约束条件下，砼结构的变形，应是温差和砼线膨胀系数的乘积。由于结构不可能受到全约束，且砼还有徐变变形，所以温差在25℃甚至30℃情况下砼亦可能不开裂。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。
2.3外界气温变化
大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。
2.4混凝土的收缩变形
混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必须的，其余的80%都要被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力。
3.防止砼温度裂缝的施工技术措施
3.1控制混凝土温升
大体积混凝土结构在降温阶段，由于降温和水分蒸发等原因产生收缩，再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力的。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减小了降温温差，这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。只要能保证混凝土的强度在28d之后继续增长，且在预计的时间能达到或超过设计强度即可。
3.2延缓混凝土降温速率
大体积混凝土浇筑后，为了减少升温阶段内外温差，防止产生表面裂缝。给予适当的潮湿养护条件，防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝;使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸值;以及使混凝土的水化热降温速率延缓，减小结构计算温差，防止产生过大的温度应力和产生温度裂缝，对混凝土进行保湿和保温养护是重要的。
3.3减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值
通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高其极限拉伸值￡。这对防止产生温度裂缝亦起一定的作用。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述的水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%一20%左右，从而提高抗裂性。
3.4施工监测
为了进一步了解大体积混凝土水化热的大小，不同深度处温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便有的放矢地采取相应技术措施确保工程质量，可在混凝土内不同部位埋设钢热传感器，用混凝土温度测定记录仪，进行施工全过程的跟踪和监测。
4.结束语
高层建筑超厚底板大体积砼的施工质量除了必须满足强度、整体性、耐久性、抗渗等要求外，还必须解决控制因变形而产生裂缝的技术难题。大部分砼结构物裂缝的主要原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度湿度、沉降等因素。在几种变形中、温度、湿度变形引起的裂缝又占主要部分。解决“湿度场”的办法，取得满意的结果。
参考文献
[1]刘志刚.工程结构裂缝控制.北京工业出版社,2004
[2]王翠萍.泵送混凝土.北京中国建筑工业出版社,2002
【关键词】高层建筑超厚底板；大体积砼；温度裂缝控制
随着我国经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般地拔地而起，如何满足工程建筑的需要，总结出一套简便、准确、高效的高层建筑超厚底板大体积砼施工技术理论体系，便成为在施工技术中需要解决的现实课题。从以往的工程实践经验来看，底板大体积砼质量的好坏直接关系到整个工程质量，并且占有相当可观的成本造价。如何进行准确的技术设计，周密的施工组织和严格的成本控制，整个施工设计中必须重点研究的课题。与一般的钢筋砼相比，大体砼其有以下特征:结构厚实、砼量大、工程条件复杂、施工技术要求高、水泥水化热易使结构产生温度和收缩变形。建筑工程中的大体积砼，相对来说体积不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩。
1.大体积砼裂缝机理
混凝土是由多种材料组成的非匀质材料，它具有较高的抗压强度、良好的耐久性及抗拉强度低、抗变形能力差、易开裂的特性。混凝土的裂缝理论不少，有唯象理论、统计理论、构造理论、分子理论和断裂理论。本文以唯象理论为基础，考虑材料的某些构造、结构形式、施工特点及时间关系，提出结构物裂缝的分析方法。借助于现代化的试验设备，可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝。“微观裂缝”亦称“肉眼不可见裂缝”，宽度一般在0.05mm以下，主要有三种:即沿着骨料周围出现的骨料与水泥石粘结面上的粘着裂缝，分布于骨料之间水泥浆中的水泥石裂缝和存在于骨料本身的骨料裂缝。大体积砼的裂缝多由变形变化引起的，即结构要求变形，当变形受到约束得不到满足时，引起应力，当该应力超过砼抗拉强度时就引起裂缝。为此，裂缝的产生既与变形大小有关，又与约束的强弱有关。结构产生变形变化时，不同结构之间和结构各质点之间都会产生约束，前者称为“外约束”，后者称为“内约束”，外约束分为自由体、全约束和弹性约束。建筑工程中的大体积砼，相对说来体积不算很大，它承受的温差和收缩主要是均匀温差和均匀收缩，故外约束应力占主要地位，因此我们要重点研究由结构变形和外约束引起的应力。
2.大体积砼裂缝机理
大体积砼施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是砼由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和砼各质点间的约束(内约束)阻止这种应变，一旦温度应力超过砼能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。
2.1水泥水化热
水泥在水化过程中要产生一定的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，所以会引起急骤升温。水泥水化热引起的绝热温升，与砼单位体积内的水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期按指数关系最增长，一般在10d左右达到最终绝热温升，但由于结构自然散热，实际上砼内部的最高温度大多发生在砼浇筑后的3--5d。
2.2约束条件
结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称“约束”。在全约束条件下，砼结构的变形，应是温差和砼线膨胀系数的乘积。由于结构不可能受到全约束，且砼还有徐变变形，所以温差在25℃甚至30℃情况下砼亦可能不开裂。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有重要意义。
2.3外界气温变化
大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。
2.4混凝土的收缩变形
混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必须的，其余的80%都要被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，即产生收缩应力。
3.防止砼温度裂缝的施工技术措施
3.1控制混凝土温升
大体积混凝土结构在降温阶段，由于降温和水分蒸发等原因产生收缩，再加上存在外约束不能自由变形而产生温度应力的。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减小了降温温差，这对降低温度应力、防止产生温度裂缝能起釜底抽薪的作用。只要能保证混凝土的强度在28d之后继续增长，且在预计的时间能达到或超过设计强度即可。
3.2延缓混凝土降温速率
大体积混凝土浇筑后，为了减少升温阶段内外温差，防止产生表面裂缝。给予适当的潮湿养护条件，防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝;使水泥顺利进行水化，提高混凝土的极限拉伸值;以及使混凝土的水化热降温速率延缓，减小结构计算温差，防止产生过大的温度应力和产生温度裂缝，对混凝土进行保湿和保温养护是重要的。
3.3减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值
通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高其极限拉伸值￡。这对防止产生温度裂缝亦起一定的作用。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述的水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%一20%左右，从而提高抗裂性。
3.4施工监测
为了进一步了解大体积混凝土水化热的大小，不同深度处温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便有的放矢地采取相应技术措施确保工程质量，可在混凝土内不同部位埋设钢热传感器，用混凝土温度测定记录仪，进行施工全过程的跟踪和监测。
4.结束语
高层建筑超厚底板大体积砼的施工质量除了必须满足强度、整体性、耐久性、抗渗等要求外，还必须解决控制因变形而产生裂缝的技术难题。大部分砼结构物裂缝的主要原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度湿度、沉降等因素。在几种变形中、温度、湿度变形引起的裂缝又占主要部分。解决“湿度场”的办法，取得满意的结果。
参考文献
[1]刘志刚.工程结构裂缝控制.北京工业出版社,2004
[2]王翠萍.泵送混凝土.北京中国建筑工业出版社,2002