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1、浅谈超长混凝土结构的裂缝控制摘要：近 10 年来，钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，随着泵送商品混凝土的发展，在建筑行业获得广泛应用，从实际效果看，在混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文概述了混凝土变形作用引起裂缝的原因，约束变形特征，抗与放的设计准则以及综合技术措施，为了更好的克服未来可能出现的新情况，做好一些基础性的理论工作。 关键词：裂缝；收缩；控制；防范 Abstract: in the recent 10 years, cracks control of reinforced concrete construction is a ver

2、y important problem, as in pumped commercial concrete development, in the construction industry was widely used, look from practical effect, concrete heterogeneity has been greatly improved at the same time, crack control technology to greatly increase the difficulty, this article outlines the reaso

3、ns caused the cracks of concrete deformation, constrained deformation characteristics, resist and release the design criteria and comprehensive technical measures, in order to better overcome the possible future of the new situation, do a good job of basic theory. Key words: crack; shrinkage; contro

4、l; prevention 中图分类号：TV543+.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 20 年来，在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。 近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起，包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)，收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，

5、统称“变形作用引起的裂缝” 。 一、超长混凝土结构施工控制 随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。 1.筏板膨胀加强带施工 在混凝土浇筑方向。首先根据现场实际情况，商品混凝土供应能力，浇筑能力，确定筏板混凝土浇筑方向。施工时浇筑采用斜向推进、分层连续浇筑方法，膨胀加强带外掺 12%UEA 的 C40、P8 小膨胀

6、混凝土，浇筑到加强带时，掺 15%UEA 的 C45、P8 大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺 12%UEA 的 C40、P8 小膨胀混凝土。 2.主要技术控制措施 混凝土浇筑时，注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内，以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置，拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位。以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土，拆管倒出的混凝土，润管浆等应吊出作业面外。在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30cm，并不得过振。 超长无缝筏板板面上的板面粗钢筋处，容易在振

7、捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝，必须通过控制下料和二次振捣予以消除，以免成为混凝土的缺陷，导致应力集中，影响温度收缩裂缝的防治效果。底板浇筑至标高后，在终凝前用磨光机反复抹压多次，防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。 膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥 UEA 混凝土的膨胀效能，必须提高养护意识，设立专职养护人员，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护 14d。混凝土收平后，即应洒水润湿，再用塑料膜严密覆盖，如盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水保持环境相对湿度在 80%以上，以减少混凝土干缩。 3.墙体、楼板膨胀加强带施工 为释放部分收缩应力，在墙体施工中采用了“后浇膨胀加强带”的

8、施工方法，即以膨胀加强带为界，分段浇筑掺 12%UEA 的 C50、P8 小膨胀混凝土，养护 28d 后，用掺 15%UEA 的 C55、P8 大膨胀混凝土回填膨胀加强带。后浇筑膨胀加强带可按照传统后浇带设置。在混凝土浇筑 2 天后，松动模板 12?，在墙体顶部设置花管淋水养护，拆模后继续淋水养护至14d。楼板膨胀加强带用密目快易收口网隔开，固定方法同筏板。浇筑时采用齐头并进、连续浇筑的方法，膨胀加强带外用掺 12%UEA 的小膨胀混凝土，浇筑到加强带时，用掺 15%UEA 的大膨胀混凝土，到另一侧时，又改为浇筑掺 12%UEA 混凝土。 二、裂缝的直接原因 1.收缩及水化热增加 自从 70

9、年代末(19781979 年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。 2.混凝土强度等级日趋提高 建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的 选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处” 。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。 3.结构约束应力不断增大 结构

10、规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。 4.外加剂的负效应 外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。 5.忽略结构约束 国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。 6.养护方法不当 目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种

11、方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。 7.混凝土抗拉性能不足 这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉强 度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。 三、混凝土的基本物理力学性质 1. 混凝土的收缩及水化热 在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔，半径约小于300A(A1010m)。其中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其

12、余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约 20 年，但其主要部分的收缩是在最早的 12 年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且拖延时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了，但其收缩约大25。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热 起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。 混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用，但是与配筋率的高低有关，按目

13、前构造配筋率的情况看来，降低收缩的影响是比较小的。根据泵送商品混凝土的收缩试验，其收缩值约在 6810-4，有的试验还远远超过了这个数量，有些大桥的桥墩和高层建筑的厚壁立柱由于施工质量及过大的坍落度，形成了中部骨料多，外部或上表面砂浆厚，从而形成极不均匀的收缩，砂浆和水泥浆的收缩比混凝土的收缩大约增加25 倍，并由于表面水份蒸发快从而形成大面积的表面裂缝。混凝土粗细骨料的含泥量和粉料含量都增加收缩。 目前建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度试验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的试验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的

14、材料。 2.混凝土的蠕变因素的考虑 混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只能应用其中主要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。从不利方面看来，它可以造成预应力损失，增加挠度，可以降低钢筋和混凝土的粘着力等。从有利方面看来，它可以使弹性的温度收缩应力大大的松弛，根据变形速率及混凝土龄期，它对应力降低的程度约 0.30.8 倍，保温保湿养护越好，降温越慢，松弛系数越小。 3.混凝土的抗拉强度及极限拉伸 泵送混凝土浇注后，

15、其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加， 对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度增长较小。 相对变形约束应力，混凝土的极限拉伸尤为重要，国内外曾进行过一些试验研究。我国水工系统(研究单位和工程单位)对混凝土的极限抗拉强度也作过不少研究，并在工程中采用。如丹江工程混凝土极限拉伸值为(0.580.8)10-4，乌江渡工程为(0.61.02)10-4 等等，极限拉伸很小，抗裂能力很弱(收缩变形超过极限拉伸 510 倍)。 冶金系统，不少设备基础，特别是高炉基础、炼钢基础，混凝土的浇注量大多在 5000m3 以上，轧钢基础的混凝土量 10000

16、0m3200000m3，厚度 2.5m9.5m，长度由 35m600m，均属超长超厚的大体积钢筋混凝土，开裂后可引起钢筋的锈蚀、降低持久强度、刚度和防水性能、严重者影响自动化生产工艺。防止和控制这类基础的温度裂缝也是很重要的。为此我们在民用建筑工程中开展了混凝土轴向拉伸强度及变形性能的试验研究。 通过对双掺(减水剂及粉煤灰)混凝土的抗拉试验，发现混凝土随着荷载速率及养护条件，其极限拉伸和抗拉强度波动很大，在极慢速(接近实际温度和湿度缓慢变化速度)条件下，其极限拉伸可达(23)10-4，显然这里包含了徐变变形，这对温度收缩应力是很有利的(在强度计算中用松弛系数乘以弹性应力与按变形计算增加极限拉伸

17、是等同的)。 特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。 合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，推荐齐斯克列里经验公式。 这是瞬时荷载作用下的公式，如果极慢速约束变形作 用考虑徐变作用，至少可以增加一倍。 四、结束语 钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低

18、结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距 200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60 天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性裂缝分为表面裂缝，浅层裂缝，纵深裂缝(深层裂缝)，贯穿裂缝等。少量有害裂缝采用近代化学灌浆技术处理，满足设计使用和耐久性要求，不应因此降低工程质量评定标准。 参考文献： 1 李富民,陈力,李果.混凝土结构温度及收缩裂缝控制问题的探讨J.施工技术.2005 年 08 期 2 李志磊,干钢,唐锦春.超长框架结构在降温下开裂的数值模拟J.工业建筑.2004 年 10 期 3 武可娟.超长框架结构温度效应研究D.山东科技大学.2006 年