淺析筏板基礎混凝土裂縫產生原因及預防
論文關鍵詞：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，筏板基礎混凝土產生裂縫，本文從筏板基礎的表面裂縫和收縮裂縫進行了分析，有針對性的提出了筏板基礎混凝土裂縫的預防措施，為今后工程實踐起到簡單的導引作用。
城市建設高速發展今天，高層建筑工程不斷的涌現在各大中城市中。筏板基礎的應用越來越廣泛，但筏板基礎混凝土體積大，混凝土在澆筑和硬化過程中釋放的水化熱會產生較大的溫度應力和收縮應力，導致混凝土出現裂縫，不僅有損外觀形象，還會造成鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結構抵抗荷載的能力，降低建筑結構的整體性和剛度，成為結構的隱患。
一 筏板基礎混凝土溫度裂縫機理分析
（一）水泥水化放熱產生的溫度收縮
水泥水化放熱是筏板基礎大體積混凝土產生裂縫的主要原因。水泥水化時會產生大量的熱量，而大體積混凝土結構物的斷面一般較厚，熱量聚集在結構物內部不易散熱，混凝土會因受熱而產生較大的體積膨脹。在此后的降溫階段，混凝土體積會因自身溫度不斷降低而逐漸收縮。此時，筏板受到地基或其他結構物件的約束，這樣就會在混凝土筏板內部產生很大的溫度收縮應力。一旦混凝土筏板中的溫度收縮應力超過了混凝土當時齡期的拉應力強度，就會在混凝土中產生貫串整個截面的裂縫，使結構的抗滲性、整體性、耐久性等性能嚴重降低，帶來嚴重后果。另外，筏板基礎混凝土還會因為內部散熱慢而溫度較高，表面部分散熱快而溫度低，使混凝土內部與表面之間收縮值相差過大，產生過大的表面拉應力，從而使混凝土表面產生裂縫。
（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，會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度，這對筏板基礎大體積混凝土是極為不利的。
混凝土內部的溫度是水化熱的絕熱溫度，澆注溫度和結構物的散熱降溫導致各種溫度的疊加，而溫度應力則是由溫差所引起的溫度變形造成的。溫差越大，溫度應力也越大。同時，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，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力，就顯得更為重要。
(三) 內外約束條件
約束條件一般可概括為兩類：即外約束和內約束。外約束是指結構物的邊界條件，一般指支座或其他外界因素對結構物變形的約束。內約束是指較大斷面的結構，由于內部非均勻的溫度及收縮分布，各質點變形不均勻而產生的相互約束。具有大斷面的結構，其結構因斷面尺寸較大，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生裂縫的原因，以溫度收縮產生的裂縫為常見，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分析中得出控制預防的方法。
二 筏板基礎混凝土表面裂縫控制的力學分析
混凝土澆筑初期，水泥水化產生大量的水化熱，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，所以其表面溫度上升較少；而其內部由于散熱條件較差，熱量散發少，這樣其內部溫度上升較多。內外部由此形成了溫度梯度，結果在筏板混凝土內部產生壓應力，面層上產生拉應力，當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時，在筏板混凝土的表面就會產生裂縫。
產生裂縫的溫度應力包括兩個主要組成部分：升溫階段，由混凝土中心溫度與混凝土表面溫度之差產生的相對變形受到約束引起的溫度應力；降溫階段，由混凝土內部從高溫降至環境溫度時產生收縮變形受到外約束而引起的溫度應力。所以，我們控制筏板混凝土裂縫的一項關鍵因素是將筏板混凝土表面溫差控制在一定范圍內，使其由于此原因產生的溫度應力小于同齡期混凝土的抗拉強度。根據現階段的工程實踐及理論研究，我國《混凝土外加劑應用技術規范》把溫差限值確定為25℃。
三 筏板基礎混凝土收縮裂縫控制的力學分析
筏板基礎混凝土收縮裂縫產生在混凝土的降溫階段，即當混凝土降溫時，由于逐漸散熱而產生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內部拌和的水化和蒸發，以及膠質體的膠凝作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結構本身的約束，會產生很大的收縮應力（拉應力），如果產生的收縮應力超過當時齡期的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產生收縮裂縫，它會貫穿全斷面，成為結構性裂縫，給住宅工程帶來嚴重危害。
建筑工程筏板基礎的厚度（高度）遠遠小于其他兩個方向的尺寸。當底板厚度與長度之比小于或等于0.2時，底板在溫度收縮變形變化作用下，離開端部區域，靠近中部全截面受力較均勻。所以對于這種原因引起的裂縫，我們在工程實踐和理論研究中得出了一些經驗公式控制溫度收縮應力，把溫度收縮應力控制在小于齡期混凝土的抗拉強度。具體的各經驗公式要根據具體的工程尺度，混凝土齡期來定，各種文獻針對這一結果進行了一些闡述，從而收到較好的效果。
四 結論
在建筑工程筏板基礎混凝土施工中，溫度與溫度應力的發展規律對混凝土的裂縫控制是至關重要的。溫度應力的計算要充分考慮施工條件、環境溫度、混凝土彈性模量、徐變、干縮及應力松弛的影響。
影響筏板基礎混凝土結構的溫度應力因素很多，其中混凝土的配合比、澆注環境及邊界散熱條件是主要因素，所以基于前文分析論證，在今后的工程實踐中應從以下幾個方面入手來控制溫度裂縫。
(一) 改進混凝土配合比，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”相結合的方法能較好的解決筏板基礎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，從而可減少基礎溫度和內外溫差。控制澆注溫度應盡量避免在高溫季節施工或采用與骨料預冷等辦法降低入模溫度。
(四) 改善邊界散熱條件和約束條件，采取保溫保濕的養護措施，不使表面混凝土散熱太快，使混凝土表面保持較高的溫度，降低混凝土的內外溫差。
綜上所述，建筑工程混凝土筏板基礎裂縫主要是前述兩方面的原因，我們在今后的工程實踐中嚴格按規范規程以及分析總結的方法做，就一定能將這種問題消除，從而使我們的工程質量得到保證，使我們的經濟效益、社會效益、環境效益提高。
參考文獻：
王鐵夢《工程結構裂縫控制》中國建筑工業出版社
現行規范《混凝土施工質量驗收規范》
現行規范《混凝土外加劑應用技術規范》
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