1、基于设计在超长混凝土裂缝控制中的探析摘要：本文从超长混凝土结构设计入手，分析了裂缝产生的原因，探讨了各因素对结构的影响，提出了超长混凝土裂缝控制的具体处理方法，为工程实践提供参考。 关键词：超长混凝土 结构设计 裂缝 控制技术 中图分类号：TB482 文献标识码：A 前言 超长结构产生裂缝的主要原因是混凝土收缩及温度应力的影响，混凝土结构的长度与温度应力呈非线性关系，已有的研究表明，长度越长，温度应力就越大，但结构长度超过一定值后，其内力并不是无限增大，而是趋近于一常数。因此，对于超长混凝土结构，只要结构的材料强度或所采取的裂缝控制措施能够满足最大温度内力作用下结构裂缝控制要求，则从理论上讲，
2、任意长度的结构都可以不留伸缩缝。但是，结构越长，混凝土结构端部竖向构件的位移越大，端部竖向构件中会产生相当大的内力，满足不了使用阶段要求。因此，在现有的技术条件下，超长混凝土结构不设缝长度还会受到一定限制。 一、超长混凝土结构的裂缝成因 许多混凝土结构出现不同形式的裂缝，这是一个比较普遍的现象。近代科学关于混凝土强度的研究及大量工程实践所提供的经验表明，结构物的裂缝是不可避免的。一般工业与民用建筑中宽度小于 0.05 mm 的裂缝对使用都无危险性，故假定具有小于 0.05 mm 裂缝的结构为无缝结构。结构混凝土裂缝成因主要有以下几种： 1、混凝内外温差。过大时会产生温度裂缝，也是裂缝产生的主要
3、因素之一。水泥水化是个放热过程，其水化热为 165250 J/g，随混凝土水泥用量提高，其绝热温升可达 5080 。混凝土在浇筑后，由于体积大，集聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，这样在混凝土内部产生压应力，在外表面产生拉应力，由于此时混凝土的强度低，有可能产生表面裂缝。在降温变化时，混凝土浇筑后经过一段时间，混凝土从较高温度逐渐降温，引起混凝土收缩，同时由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生开裂。 由荷载作用产生的裂缝。当荷载产生的混凝土拉应力其大于混凝土的极限拉伸值时，则引起结构开裂。这一类裂缝在设计阶
4、段均进行了核算和控制。 3、施工缝，后浇带，变形缝等设置不合理，甚至取消设置，造成结构超长，容易引起混凝土开裂。 4、施工没严格按设计的配合比进行计量配料，混凝土振捣不到位，养护时间不够等因素。 二、超长混凝土结构裂缝控制的方法 超长混凝土结构由于楼面的平面尺寸大, 楼板相对较薄, 混凝土浇筑后, 由于混凝土自身的收缩和外界环境温度变化的作用, 楼面会发生较大的变形。当楼板受到柱、墙等抗侧力构件的约束而不能自由伸缩时, 结构将会产生应力, 甚至引起混凝土构件的开裂。在超长结构中温度及收缩应力是裂缝产生的主要原因。以下将从“放” 、 “防” 、 “抗”三方面研究超长混凝土结构裂缝控制的方法及应用
5、范围。 1、以“放”的理念控制混凝土裂缝 （1）设置伸缩缝 对于超长结构可以通过设置伸缩缝使超长结构分为几个结构单体, 每个单体可以自由独立变形, 从根本上解决由于结构较长产生过大的温度应力和收缩应力。但是设置伸缩缝的应用受到建筑使用功能和建筑立面效果的限制, 在很多情况下, 由于建筑本身的使用功能的不可分割性和建筑艺术的要求而不能设置伸缩缝。 （2） 设置后浇带 后浇带的设置按其作用功能可分为 3 种类型: a 为解决高层建筑主楼与裙房的沉降差而设置的后浇施工带称为沉降后浇带。 b 为防止混凝土凝结收缩开裂而设置的后浇施工带称为收缩后浇带。 c 为防止混凝土因温度变化拉裂而设置的后浇施工带称
6、为温度后浇带。沉降后浇带很好的解决了高层建筑主楼与裙房的沉降差问题, 特别对前期固结敏感土质上的高层建筑。但是对于土质固结周期较长, 前期固结程度低的地质有其应用局限性。收缩后浇带的设置能够使混凝土凝结时产生的收缩应力不至于集结而超过混凝土抗拉强度, 从而很好的解决了混凝土收缩产生的裂缝。温度后浇带的设置能够解决混凝土浇注时的温差应力问题, 对于超长地下室结构设置温度后浇带作用效果较明显。但其不能解决结构使用阶段温差效应问题, 使其受到很大程度的限制。 2、以“防”的理念控制混凝土裂缝 （1）采取保温措施 为防止超长混凝土结构在使用阶段由于温度变化引起的温度应力大于混凝土抗拉强度而产生裂缝,
7、尽量保证混凝土构件使用时与浇注时的温度相等是十分重要的。为此, 通常对整个结构的外露主要受力构件采用保温措施, 例如对屋面混凝土板上增加保温隔热层、对外露混凝土墙柱梁外侧全高砌筑填充墙体和增加墙体外保温隔热层。这样在一定程度上降低了在使用阶段温度应力对混凝土结构的影响。 （2）减少混凝土收缩应力 为防止超长混凝土结构在浇筑阶段由于混凝土收缩应力过大而产生裂缝, 尽量保证混凝土浇筑时减少混凝土的“毛细收缩”和“吸附收” 。为此,通常是通过控制混凝土中水灰比及混凝土凝固性能减少收缩应力或在混凝土中添加 CEA 微膨胀剂来降低混凝土的收缩应力, 从而降低混凝土的收缩应力。 3、以“抗”的理念控制混凝
8、土裂缝 （1）增加结构配筋 为了控制超长混凝土结构裂缝的出现, 设计时常在屋面板增加温度钢筋、在墙及梁内增加配筋率以抵抗温度应力, 而在一定程度上控制结构裂缝出现。 （2）设置混凝土加强带 很多情况下, 为了减少结构整体的施工工期及调整施工工艺, 常利用混凝土加强带代替混凝土后浇带来抵抗混凝土的温度应力和收缩应力。在混凝土中添加适量膨胀剂, 通过水泥的化学反应, 可使混凝土产生适量膨胀, 在钢筋和邻位限制下, 在钢筋混凝土中产生一定的预压力, 可大致抵消混凝土的温度应力和混凝土收缩时产生的拉应力, 防止混凝土开裂。但由于其产生的预压力比较小, 所以其应用范围也受到一定的限制。 （3）采用后张拉
9、预应力技术 无粘结预应力技术作为一种主动抗裂措施, 在超长结构中起到较好的运用。通过张拉预应力钢筋在钢筋混凝土中产生较大的预压力, 可基本抵消混凝土的温度应力和混凝土收缩时产生的拉应力,防止混凝土开裂。综上所述，对于超长混凝土结构, 通常不是仅采用一种方式进行裂缝控制, 而是“以抵抗温度应力、收缩应力为主, 防止和释放减少温度应力、收缩应力为辅”的设计施工措施, 控制超长混凝土结构的裂缝。 结束语 防治超长混凝土裂缝是一个综合的问题，完全依靠结构设计来解决混凝土的开裂是不够的, 需要通过结构设计、合理选材和科学施工等方面共同作用, 甚至需要建筑师的密切配合才能将超长混凝土结构的裂缝危害控制到最小程度。 参考文献 1 韩仕宾.低强度等级水工混凝土耐久性提高措施J. 南水北调与水利科技. 2013(02) 2 卢慧丽.论大体积混凝土在施工中的质量控制J. 创新科技. 3 李红萍.混凝土施工裂缝分析及防控J. 山西建筑. 2013(23) 4 韩爱琴.超长结构后浇带施工技术分析J. 山西建筑. 2013(26)
