高层建筑转换层结构混凝土的裂缝控制
【摘要】分析了高层建筑转换层结构混凝土的裂缝有温度裂缝、收缩裂缝、构件裂缝等种类，以及各种裂缝形成原因。同时从材料、配合比、配制、浇筑方案、养护方法等方面论述了裂缝控制的方法，对工程施工有一定参考意义。
关键词：高层建筑施工；转换层；裂缝控制
1 引言
高层建筑转换层是建筑结构中的重要部位，也是建筑施工中的重点难点。其施工技术牵涉到力学、材料学、结构设计及管理学等多学科交叉应用，是一项复杂的系统工程。在高层建筑转换层施工中，经常出现各种各样的裂缝，这对于转换层施工是个崭新的课题，为确保高层建筑转换层施工的顺利、有效的完成，这就要求能快速、有效的解决上述问题。
2 结构裂缝产生的类型和原因
2.1 温度裂缝
钢筋混凝土结构随着温度变化会产生热胀冷缩变形（其线膨胀系数一般为1×10-5/℃），这种变形称为温度变形，当此变形受到约束时，在混凝土内部即会产生应力，称温度应力，当此应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土即会出现裂缝即温差裂缝。
温度应力是引起混凝土结构裂缝的主要原因之一，结构产生裂缝，会引起渗漏水，影响结构整体性和耐久性，特别是高层建筑转换层结构是建筑中的重要结构，如若产生温度裂缝，将对整个结构的安全性产生影响。特别是在施工中对设计规定的温度控制措施不够，则往往会出现大量的、甚至严重的裂缝，有时几种不同温差作用的叠加，可能造成结构截面全部断裂。温度应力分析的主要目的在于查明可能引起裂缝的各种温度状况，并根据分析结果、混凝土的抗裂能力以及实际工程经验，提出相应的控制温度、防止裂缝的措施。
2.2 收缩裂缝
混凝土的收缩裂缝比较普遍，当混凝土成型后，水分蒸发，这种干燥总是比表及里逐步发展，构件截面上形成湿度梯度，内外干缩量小一样，因而混凝土表面收缩变形受到混凝土内部约束，或受其它约束(两端固定的梁受刚度较大的柱的约束，高配筋率的梁，分层浇筑时受先浇混凝土的约束等)而产生较大的拉应力。尤其是当混凝土养护不当，表而受到风吹日晒，水分蒸发过快时，则更容易出现这种情况。而混凝土早期强度也较低，因而这时容易开裂。
2.3 构件裂缝
新浇筑的混凝土弹性模量很小，徐变较大，升温引起的压应力并不大；但在日后温度逐渐降低时，混凝土表面散热较快，温度较低，使截面内外产生非线性的温度差，表面的温度收缩变形受到内约束。由于此时混凝土弹性模量比较大，徐变较小，单位温差产生的应力就比较大，在混凝土表面出现较大的拉应力，常引起裂缝。
3 结构裂缝的控制措施
3.1 材料、配合比、配制的裂缝控制措施
（1）组成材料的裂缝控制措施
①拌合水
在混凝上组成材料中，拌合水从单位重量上来讲，对混凝土温度的影响最大。因为水的比热容是水泥或骨料比热容的5倍。根据工程数据，如果水的温度改变15℃，其他组分的温度不变，计算的结果是混凝土的温度改变2.9℃。用10kg的冰替代10kg的水可降低混凝土温度1℃。因此在大型土地的搅拌站和大型商品混凝土搅拌站通过制冰机或制冷机组将水温降低，而降低混凝土的出机温度是非常理想的。
②水泥
虽然水泥只占混凝土拌合物重量的10%～15%，但经计算，水泥温度每高10℃，混凝土温度要升高1℃多。除选用水化热较低的水泥外，在混凝土搅拌时也可掺用沸石粉代替部分水泥，降低水泥用量，使水化热相应降低。
③骨料
在混凝土各组成材料中，骨料占75%左右，因此，骨料的温度对混凝土温度影响也很大。经计算，骨料升高2℃，混凝土温度便升高1.3℃，所以骨料应堆放在有篷盖的堆场，尽可能保持较低的温度和较稳定的含水量。
④外加剂
化学外加剂在混凝土的所占比例很小，因此化学外加剂本身的温度对混凝土温度的影响不大，但外加剂有减少拌合水和水泥用量的功能，可以调节拌合水和水泥对混凝土温度的影响及推迟混凝土温升峰值的时间。而外加剂能改善混凝土的和易性和可泵性，也能减小水灰比，或者替代部分水泥用量，从而起到了降低混凝土温度的间接作用。
（2）配合比及配制的裂缝控制措施
高层建筑转换层混凝土一般都采用预拌混凝土。目前转换层混凝土采用C50的居多，C60的混凝土也有使用，当然混凝土强度越高，其施工难度将越大，因此还要对混凝土的特性及施工实践加以进一步总结研究，以保证转换层高强混凝土施工质量，防止裂缝的出现。
3.2 浇筑方案裂缝控制措施
（1）预冷却拌合水
大体积混凝土的浇注温度越高，水泥水化越快。一般浇筑温度每提高10℃混凝土内部温度约增加 3-5℃，混凝土浇筑温度对混凝土结构物温度的影响。混凝土浇筑温度为10℃和30℃时，其早期混凝土内部温度相差很大，为了降低混凝土的浇注温度，可对混凝土的原材料进行预冷却。
（2）预埋水管道通冷却水
在混凝土内部预埋水管，通冷却水可降低混凝土内部最高温度。这种方法因具有适用性和灵活性，以及能够控制整个结构内部温度，所以在国内外得到广泛应用。
通冷却水一般是在混凝土刚浇注完，甚至正在浇注时就开始进行，以减少初期由于水泥水化热所形成的最高温度。
（3）严格保温
大体积混凝土产生温度裂缝的一个重要原因是混凝土的水化热造成内外温差过大，当表面混凝土接近冷却时，表面和内部的温差就会产生温度梯度，从而产生超过混凝土抗拉强度的拉应力，使混凝土开裂。为了使大体积混凝土的内外温差降低，可采用混凝土表面保温的方法，控制混凝土内外温差（当设计无要求时，温差控制在25℃以内）。
（4）采用分层施工
厚大体积混凝土浇筑时，为保证结构的整体性和施工连续性，采用分层浇筑，每层砼厚300～500MM，连续浇筑，并在前一层混凝土初凝前，将后一层混凝土浇筑完毕。浇筑方案根据整体性要求、结构大小、钢筋疏密及混凝土供应情况可以选择全面分层、分段分层、斜面分层等三种方式。在振动初凝以前对混凝土进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下内部生成水分和空隙，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，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土抗压强度提高，从而提高抗裂性。