摘要:现代社会经济高速发展，城市化进程不断加快，涌现出大量的高大型建筑物，建筑中的基础通常采用大体积砼，而大体积砼普遍存在的质量问题就是裂缝，裂缝产生后对混凝土结构的观感、使用功能、结构强度、耐久性等都有较大影响，关系到建筑物的正常使用和寿命。
关键词:高层建筑；桩筏基础；大体积砼；裂缝；成因和防治
1分析裂缝成因
大体积砼结构几何尺寸厚大，砼方量庞大，施工条件复杂(大多数位于地下)，施工工艺比较高，砼中的水泥在水化过程中会产生大量的热量，容易引起结构的温度变形。砼除了对其最小横断面以及内外温差有相应的规定外，对砼平面大小也有相应的限制，如果砼平面尺寸越大，其约束作用所产生的温度应力也就越大;如果没有采取有效的措施对温度进行控制，当温度应力大于砼本身所能承受的抗拉强度极限值时，那么砼结构就会产生有害裂缝。简单的讲，根据砼的裂缝深度情况，将其划分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种类型，贯穿裂缝是砼裂缝由外至内截断结构而形成的裂缝，严重危害砼结构的整体性和稳定性;深层裂缝是砼裂缝局部截断结构的裂缝，对砼结构也有一定的危害;表面裂缝是砼结构表面产生的裂缝，比较常见且危害性也比较小。容易使砼结构产生裂缝的重要因素由以下几个方面。
1．1水泥的水化热
砼在凝结过程中，其强度发展取决于其内部水泥的水化反应，水化反应所产生的热能叫水化热，水化热主要集中在砼内部，大体积砼预计超过25度的热量。对于大体积砼来说，其横断面宽度越大，水化热越不容易散发，导至砼内部的温度快速升高。一般情况下，在砼浇筑后的2d～4d内，砼结构内部的温度会达到最高峰，这时砼的内外温差达到最大值，砼会产生温度应力。温度应力与温差值成正比，温差值越大，温度应力也就越大，当砼的温度应力大于抗拉强度极限值时，砼的温度变形就会转化为温度裂缝。
1．2内外温差
在砼施工过程中，外部环境气候温度变化对于大体积砼裂缝的形成有很大的影响，砼内部温度是由浇筑温度、水化热和砼的散热温度组成的。外部气温升高，砼的浇筑温度也随之升高;外部气温降低，砼的浇筑温度也随之降低，当外部气温骤降时，砼内外温差会突然升高，从而产生温差应力，导致大体积砼产生裂缝。
1．3砼的收缩变形
砼中水泥的水化反应大概需要20%的拌合水，剩余的80%会蒸发掉，剩余水分的蒸发也会使砼产生收缩变形，如果这种收缩变形存在约束的话，那么大体积砼就会因为收缩变形而出现裂缝。
1．4约束变形
由于大体积砼与地基亲密接触，早期砼温度上升时产生膨胀变形，因地基对其存在约束而形成压应力，砼具有很高的抗压强度，较小的弹性模量，砼徐变和应力松弛度也比较大，使砼结构与地基接触不牢固，因而压应力比较小，不易产生裂缝;但是当温度下降时，砼会产生较大的拉应力，如果超过砼的抗拉强度极限值时，砼就会因约束变形而出现垂直裂缝。
2工程概况
本工程总建筑面积约为12.77万m2(其中地上约9.67万m2，地下约3.1万m2)，框剪结构的高层住宅。其中31层的2#、3#、5#、7#楼和33层的8#楼为冲孔灌注桩－筏板基础;18层的1#、6#、9#楼和2层的16#、17#、18#楼以及单层地下室连接体部分为筏板基础。建筑高度为9.80m～98.85m，地下部分为纯地下室结构。基础的总砼用量约25000m3，地下室底板厚度为0.5m～1.5m，电梯井局部厚度为2.85m～3.1m。
3施工部署
本工程因电梯井部位砼的体积超大，地下室底板砼超长，所以用800mm宽的后浇带把地下室划分成27个区，全部采用预拌商品砼。
4裂缝防治措施
从降低水化热、控温措施、改善约束与防止收缩、提高极限抗拉强度等方面考虑，结合实际采取措施，才能有效地防治有害裂缝的出现和发展。
4．1降低水化热
(1)本工程选用低水化热的42.5#矿渣硅酸盐水泥配制强度等级为C30P8的砼;根据试验显示每加减10kg的水泥，其水化热将使砼的温度相应升降1℃，因此可以充分利用混凝土的后期强度，减少单位砼中水泥用量，这两种方法都可以直接降低水化热的生产，有效预防大体积砼裂缝;(2)尽量选用良好级配的粗细骨料，其中石子采用较大粒径，减少砂石含泥量;掺入缓凝剂、减水剂、粉煤灰等，可以改善砼的和易性;降低水灰比，从而减少水泥用量，有效降低水化热;(3)本工程在拌合砼时，掺入10%复合型纤维抗裂防水剂，使密实性砼具有防裂防渗功能，使砼得到补偿收缩，减少砼的温度应力，有效预防大体积砼裂缝;(4)本工程设置宽800mm的后浇带，把地下室划分为27个区，避免砼平面尺寸过大，以减小约束应力和温度应力，同时有利于散热，降砼的内部温度，起到预防大体积砼开裂的目的。
4．2控温措施
(1)浇筑砼时，避免在炎热或寒冷的天气进行施工，夏天可以采用低温水或冰水搅拌砼，或使用冷气或冷水雾喷洒骨料进行预冷，也可以覆盖骨料或搭设避阳设施避免日光直射，运输车辆如果具备条件亦可安装遮阳装置，以降低砼的入模温度;(2)在砼入模时，采取相应的措施改善模内的通风，加快散发模内热量，防止砼产生有害裂缝;(3)砼浇筑后，做好砼的保温保湿养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，降低温度应力;夏季避免曝晒，注意保湿养护;冬季注意覆盖保温养护，避免砼内外温差发生聚变而产生裂缝;(4)砼应该长时间养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应，防止砼产生有害裂缝;(5)合理安排施工工序，控制砼在浇筑过程中砼面均匀上升，避免砼拌合物堆积过大高差，在结构完成后及时回填土方，避免砼结构外则长时间暴露在空气中，避免砼产生有害裂缝;(6)本工程建设单位委托第三方对大体积砼的温度进行监测，并加强监测管理，实行信息化控制，随时控制砼温度变化，内外温差控制在25℃以内，基顶面温差和基底面温差均控制在20℃以内，及时调整保温养护措施，使砼的温度梯度和湿度不至于过大，避免砼出现有害裂缝。
4．3改善约束与防止收缩
(1)在大体积砼基础与地基垫层之间设置滑动层，如采用平面铺卷材、刷热沥青等，本工程采用4mm厚SBS改性沥青防水卷材，可以释放约束应力，防止砼产生收缩裂缝;(2)采取分块或分层浇筑大体积砼，水平或垂直施工缝设置要合理，在适宜的位置设置施工后浇带(本工程划分27区)以放松约束程度，减少每次浇筑长度的热量储存，防止积聚水化热，减少温度应力，避免砼产生收缩裂缝。
4．4提高极限抗拉强度
(1)选用良好级配的粗细骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，以减小砼的收缩裂缝，确保施工质量从而提高砼的极限抗拉强度，避免产生有害裂缝;(2)砼在施工过程中采用二次投料法和二次振捣法，浇筑后即时排除表面积水，加强早期养护，提高砼早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量从而避免产生有害裂缝;(3)在大体积砼基础内部设置必要的温度钢筋，在底(顶)板与墙转折处，结构截面突变和转折处，孔洞转角周边等部位增加斜向构造配筋，以改善集中应力，提高砼极限抗拉强度，避免产生有害裂缝。
5结束语
本文通过对砼的水化热、约束条件、外部气温变化、收缩变形等因素进行分析研究，总结出大体积砼可以采取降低水化热、控温措施、改善约束与防止收缩、提高极限抗拉强度等施工措施，防治大体积砼产生有害裂缝。
参考文献
［1］GB5010口腔医学论文8－2001地下工程防水技术规范［S］．
［2］杨嗣信(著)．高层建筑施工手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1992．
［3］《建筑工人》工人杂志编辑部编．钢筋混凝土工程技术［M］．北京:中国计划出版社，1998.
作者：刘陈 单位：福州建工(集团)总公司
