【摘 要】由于地下室底板混凝土的强度一般较高、水泥用量较大,在水泥熟化时放出大量的水化热,使其内部温度较高,从而使其内部与地基土、内部与上表面产生较大的温差。本文根据对地下室底板混凝土开裂的特征及原因分析,提出预防地下室底板混凝土开裂的措施,以确保结构安全度及使用功能。
　　【关键词】温度应力;干缩应力;贯穿性裂缝;非贯穿性裂缝
　1. 地下室底板混凝土的裂缝的特征
　　地下室底板混凝土的裂缝多为约束裂缝,其走向规则不定。当其结构体系属于梁板体系或较长的结构板时,裂缝多平行于短边;当底板结构体系为大体积或大面积结构体系时,裂缝常纵横交错,这两种裂缝均属于收缩性贯穿约束裂缝,裂缝宽度随着温度变化而变化。另一种裂缝属于底板表面与地基土及外界气候的温差引起的构件表面急剧收缩,产生表层无规则的浅层裂缝及构件表面与构件的中心温差与收缩产生表面较深层裂缝,但属非贯穿性裂缝。
　　2. 裂缝的危害性
　　对于地下室底板而言,当产生贯穿性裂缝时将引起底板漏水,从而影响结构的安全度及其使用功能,这种裂缝是致命的。而底板表层产生的浅层及深层的温差收缩裂缝,虽然是非贯穿性裂缝,但会增加钢筋的锈蚀和混凝土的碳化速度,也必须加以处理和补强措施,否则也会影响使用年限。
　　3. 裂缝的原因分析
　　3.1 水泥选用不当,水化热过高。由于地下室底板混凝土的强度一般较高、水泥用量较大,而水泥水化过程中产生的热量约每克水泥水化放热量约达120cal/g,混凝土内部升温约在300c以上。这种升温与混凝土的入模温度之和经常会达到60℃以上,当其温度开始下降时,在其内部将引起较大的温度应力和温度变形,当温度应力及其变形超过其允许值时将产生混凝土的内部裂缝。当混凝土内部与表面温差较大时,也将产生温度应力和温度变形。混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量、品种有关,与混凝土结构尺寸愈大,厚度愈厚,温度应力愈大,引起裂缝的可能性愈大。
　　3.2 混凝土内外约束条件的影响。大体积钢筋混凝土底板与浇筑在地基土上,当其结构产生温度变形时,受到了地基土的限制,从而产生外部约束应力,当混凝土升温时,产生膨胀变形约束,中心产生压应力,此时混凝土弹性模量小,徐变和应力松驰度大,使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降,中心产生较大拉应力,当混凝土的龄期抗拉强度低于温度产生的拉应力时,混凝土底板将出现由底部向上发展的垂直裂缝,此裂缝往往是贯穿性裂缝,这是影响到结构安全度和使用功能是致命的裂缝。当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高,热膨胀大,中心产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力,同时也会产生深层裂缝,是非贯穿性裂缝也会影响使用年限。
　　3.3 外界气温变化的影响。大体积混凝土在施工阶段,常受到外界气温变化的影响,外界气温越高,浇筑温度也愈高,当气温下降,特别是气温骤降,会大大增加外层混凝土内部的温度梯度,会造成温差与温度应力,使大体积混凝土出现裂缝。
　　3.4 混凝土的收缩变形的影响。
　　(1)混凝土塑性收缩变形发生在混凝土硬化之前,此时混凝土仍处于塑性状态,混凝土在自重作用下产生塑性下沉,从而造成混凝土的塑性收缩变形。这种变形的产生主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制,或平面面积较大的混凝土其水平方向的减缩造成的。由于混凝土构件的水平方向的减缩比垂直方向更难,这就会形成不规则的深层裂缝,这种裂缝通常是互相平行。
　　(2)混凝土的体积变形,混凝土在终凝后体积产生变化,有可能产生收缩或膨胀,这种变形会随着混凝土内部温度与外界温度的变化而变化。当然也与混凝土组成材料的成分及含量、粒径大小、混凝土的入模温度等有关。
　　(3)干燥收缩。混凝土中的水分80%要蒸发,20%水分是混凝土中水泥熟化时所需。随着水分的蒸发混凝土就会出现干燥收缩。其表面干燥收缩快,中心干燥收缩慢,表面收缩应力受到中心收缩应力的约束,表面产生拉应力而出现裂缝。
　　(4)混凝土匀质性的影响而造成的不规则裂缝。配合比不严格计量,坍落度、外加剂,骨料粒径不同及振捣密实度不同,造成混凝土的弹性模量不同,形成收缩变形不均匀,导致应力集中而引起裂缝。
　　(5)结构刚度突变造成的裂缝。厚度差别较大或留孔、留槽、断面突变、埋管等都会由此处产生裂缝。
　　(6)养护水温过低造成的急速收缩裂缝。
　　4. 裂缝的控制方法
　　(1)降低混凝土中水泥在水化过程中的水化热,减少混凝土在施工过程中由于温差过大产生膨胀与收缩应力。
　　(2)延长混凝土初凝及终凝时间。因为水泥在水化时的总发热量是个常数,延长升温与降温时间,降低了温度梯度峰值,从而降低了混凝土膨胀与收缩的应力最高值,裂缝发生的可能性迅速降低。
　　(3)合理选用混凝土粗细骨料、水灰比、掺适量微膨胀剂、缓凝剂、使结构产生自应力来提高混凝土的抗拉能力,减少由于热胀冷缩而产生的结构裂缝,并提高混凝土的抗渗能力及耐久性。
　　(4)在结构设计及计算时,应考虑大体积混凝土中水泥在水化过程中产生温度应力对结构的不利因素。所以结构的配筋应增加由于温度应力产生附加应力的配筋,或采用钢纤维混凝土,可以大大提高混凝土内部的抗拉强度,这是减少或消除结构裂缝的重要构造措施。
　　(5)加强混凝土的养护,采取有效表层保温、保湿措施,使外界气温与混凝土表面温差不宜过大,散热过快,并保持足够水分,使混凝土水化与凝固更完善,从而减少温度梯度,使膨胀与收缩更均匀。
　　5. 裂缝控制的具体措施
　　(1)减少混凝土中水泥的水化热,应选用低水化热矿渣水泥,其标号不低于425#最好用525#标号,水泥用量少,水化热低,同时在混凝土掺些一级或二级粉煤灰,它是一种活性材料,可以代替部分水泥,减少水泥用量,降低水化热,加强了粉末效应,提高混凝土和易性,减少水灰比,增加混凝土的密实性和提高混凝土抗拉强度,降低混凝土的弹性模量,减少干缩。当每立方米混凝土掺入适当粉煤灰,降低水化热,提高混凝土强度,改善裂缝是行之有效的措施。
　　(2)混凝土的收缩随之粗细骨料的含泥量增加而增加,随着粗细骨料的粒径加大而减少,石子含泥量必须少1%,砂、用中粗砂、其含泥量应不少于2%,这是减少干缩应力,控制混凝土收缩裂缝的重要措施。
　　(3)严格控制水灰比,水是影响混凝土收缩主要因素,因混凝土中水分大部分蒸发引起混凝土内部形成很多毛细孔,降低混凝土抗拉强度、收缩变形也同时发生,因此采用减水剂、减少水灰比,改善混凝土和易性,从而提高混凝土的抗拉强度,减少内约束应力产生裂缝。
　　(4)配制混凝土加入适量缓凝剂、来延长初凝和终凝时间,使混凝土内部升温和降温不出现温度梯度峰值,即是升温最高值,充分发挥混凝土自身强度潜力和材料松驰的特征,使混凝土的抗拉强度大于温差应力,减少裂缝产生。
　　(5)对浇注的混凝土采用有效的保湿、保温的保养措施、在混凝土表面用麻袋或草袋覆盖,并用清水浇湿,水的温度不宜低于混凝土表面温度22℃以下。尽量减少混凝土表面热扩散快、温差大、降低外界环境与混凝土表面的温差值,减少温差应力对结构的影响。
　　(6)在地下室混凝土底板下部铺设滑移层,可以采用沥青砂、中砂层等。
　　6. 结束语
　　地下室混凝土底板的开裂对于底板受力与耐久性有关很大的影响,采用低热水泥拌制混凝土、减少水泥用量、添加粉煤灰、采取合理的保温、保湿措施、增设滑移层、合理的设置抗裂钢筋等是防止混凝土底板开裂的有效方法。