控制超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)

摘要：本文從設(shè)計(jì)與施工角度分析與闡述了超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)如何減少或控制裂縫，并附以工程實(shí)例。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)；裂縫控制；施工新技術(shù)

混凝土裂縫控制技術(shù)一直是工程界研究的課題，《建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)》（2010版），經(jīng)國(guó)家住建部審批后，于2010年10月14日正式發(fā)布實(shí)施?；炷亮芽p控制技術(shù)，被《建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)》（2010版）“混凝土技術(shù)”列為第六項(xiàng)推廣的新技術(shù)（編號(hào)：2.6）?；炷脸L(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)，也是工程界近年來重點(diǎn)研究的課題之一

一、概述

1、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)系指結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度超過了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫是基于混凝土干燥收縮和熱脹冷縮，而主要是考慮長(zhǎng)期熱脹冷縮的影響，考慮混凝土干縮和施工期間水泥水化熱影響常采用施工后澆帶（也稱后澆縫）等措施。

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)必須考慮在施工期間及投入使用后如何減少或控制裂縫。

2、結(jié)構(gòu)裂縫分為兩大類：荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。工程實(shí)踐中的許多裂縫現(xiàn)象往往無法用荷載原因解釋，而是變形作用引起的裂縫，這種變形作用包括溫度（水化熱、氣溫、生產(chǎn)熱、太陽輻射等）、濕度（自生收縮、失水干縮、碳化收縮、塑性收縮等）、地基變形（膨脹地基、濕陷地基、地基差異沉降等）。

大量工程實(shí)踐證明，結(jié)構(gòu)留縫與否，并不是決定結(jié)構(gòu)變形開裂與否的惟一條件，留縫不一定不裂，不留縫不一定裂，是否開裂與許多因素有關(guān)。

3、混凝土有裂縫是絕對(duì)的，無裂縫是相對(duì)的。有關(guān)混凝土試驗(yàn)研究證實(shí)了在尚未受荷載的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在肉眼看不見的微觀裂縫（主要是混凝土骨料與水泥的粘接面上裂縫和水泥漿中的裂縫）?；炷林形⒘芽p的存在，對(duì)混凝土的彈塑料，徐變、強(qiáng)度、變形、泊松比、結(jié)構(gòu)剛度、化學(xué)反應(yīng)等性能有重要影響。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)試驗(yàn)資料，混凝土最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)大致如下：

（1）無侵蝕介質(zhì)，無防滲要求，0.3～0.4mm，

（2）輕微侵蝕，無防滲要求，0.2～0.3 mm，

（3）嚴(yán)重侵蝕，有防滲要求，0.1～0.2 mm，

上述標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)上和檢驗(yàn)上的控制范圍，在工程實(shí)踐中，有一些結(jié)構(gòu)帶有數(shù)毫米寬的非荷載作用產(chǎn)生的裂縫，多年未處理并無破壞危險(xiǎn)。工程結(jié)構(gòu)中的裂縫，經(jīng)分析由變形作用引起，為防止有害介質(zhì)沿裂縫侵入促使鋼筋蝕而影響結(jié)構(gòu)耐久性，有裂縫部位可只須作表面封閉處理即可。

4、混凝土開裂（裂縫）主要原因是變形作用引起的，變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等，其中濕度變化引起裂縫又占主要部分。

5、熱脹冷縮是物體受溫度作用的一種自然現(xiàn)象。溫度作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)使用帶來的影響已被人們所重視，并為此采取保濕隔熱等措施盡量減小環(huán)境溫度的影響。

6、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要考慮的主要問題是由變形作用可能引起的裂縫，應(yīng)采取有效措施控制裂縫。

二、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)

此項(xiàng)技術(shù)的具體方法如下：

（1）在應(yīng)力集中的σmax處（圖1），設(shè)膨脹加強(qiáng)帶，其寬度2m，帶的兩側(cè)鋪設(shè)密孔鋼絲網(wǎng)，并用立筋（Φ8@100）加固，目的是防水混凝土流入加強(qiáng)帶。施工時(shí)，帶外用摻10%～12%UEA混凝土。如此循環(huán)下去，可連續(xù)澆筑100～150m超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。

（2）由于混凝土供應(yīng)或施工力量達(dá)不到連續(xù)作業(yè)要求時(shí)，可采用圖2的“間歇式無縫施工法”，加強(qiáng)帶一側(cè)改為臺(tái)階式。施工帶鑿毛清洗干凈，用摻UEA-14%～15%的混凝土澆入加強(qiáng)帶，隨后用小膨脹混凝土澆筑帶外地段。

（3）對(duì)于無防水要求的樓板，考慮可允許出現(xiàn)小于0.3mm裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全。可采用如圖3的取消后澆帶的設(shè)計(jì)方法。與圖3區(qū)別在于加強(qiáng)帶兩側(cè)采用摻8%～10～EUA的無收縮混凝土[膨脹率約（1～2）×10-4]，加強(qiáng)帶本身用14%～15%UEA大膨脹混凝土。此方法不影響模板周轉(zhuǎn)，加快樓面施工進(jìn)度。由于樓板厚度小，加強(qiáng)帶兩側(cè)可用模板隔離。

（4）對(duì)于墻體的加強(qiáng)帶，參見圖4。由于墻體薄，面積大，養(yǎng)護(hù)困難，受到風(fēng)速和大氣溫度影響大，容易出現(xiàn)收縮裂縫。因此，我們傾向采用后澆加強(qiáng)帶（2m寬）即分段澆筑摻后澆帶設(shè)計(jì)一樣，要設(shè)鋼片止水帶（見圖4），所不同之處，后澆加強(qiáng)帶的寬度為2m，回填用大膨脹混凝土地，回填縫時(shí)間為14d，比傳統(tǒng)后澆帶縮短30多天。

（5）由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)大化和復(fù)雜化，取消后澆帶的無縫設(shè)計(jì)必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)靈活運(yùn)用，沉降縫不能取消，對(duì)于具有沉降性質(zhì)的后澆帶也不能取消。UEA加強(qiáng)帶的性質(zhì)是以較大膨脹應(yīng)力補(bǔ)償溫差（包括干縮）收縮應(yīng)力集中的地方，所以，它可以取消后澆帶。加強(qiáng)帶的間距可控制在40`60m。

（6）實(shí)踐表明，對(duì)受大氣溫度和風(fēng)速影響較小、保溫保濕養(yǎng)護(hù)可操作性好的地下室、水池、隧道等防水結(jié)構(gòu)的底板和高層建筑的樓板，可采用圖三的無縫設(shè)計(jì)。對(duì)于邊墻，由于薄而暴露面大，立面養(yǎng)護(hù)困難，易受風(fēng)速和溫差影響，我們段向于用圖四的后澆加強(qiáng)帶，這種 設(shè)計(jì)比較保險(xiǎn)。

（7）關(guān)于剪力墻的配筋構(gòu)造設(shè)計(jì)。注意問題是：

1）當(dāng)柱子剪力墻連在一起時(shí)，由于柱子的截面和配筋率都比墻體大得多，往往在相連部位出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中而開裂。為分散應(yīng)力，應(yīng)該在此處增加水平筋Φ（8～10）@200，其長(zhǎng)100cm。20cm插入柱子中，80cm插入墻體中。

2）墻體易裂原因是多方面的，但我們發(fā)現(xiàn)墻體受力鋼筋過多，而作為抗裂的水平構(gòu)造筋偏低，按規(guī)范剪力墻最小配筋率為0.2%～0.25%。工程實(shí)踐表明，由于墻體一般拆模早，養(yǎng)護(hù)困難，受溫度影響大，水分蒸發(fā)速度大，容易開裂。為了控制溫差和干縮引起的垂直裂縫；墻體的水平構(gòu)造筋的配筋率不應(yīng)小于0.5%，并使用螺紋鋼筋，鋼筋間距不宜過大，采用Φ10～Φ1 6mm鋼筋和150mm間距是比較合理的。墻體厚度為30～50cm，從而提高混凝土的極限拉伸及抗拉強(qiáng)度，可有效提高抗裂作用。我們認(rèn)為，UEA補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂防滲功能要與水平構(gòu)造鋼筋的設(shè)計(jì)相適應(yīng)，共同承擔(dān)抗稀收縮應(yīng)務(wù)才能奏效。UEA混凝土作結(jié)構(gòu)自防水，可省去外防水作業(yè)。因此，適當(dāng)增加水平構(gòu)造鋼筋和墻的厚度，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是合理的。

三、工程實(shí)例

某工程地下2層，地上17層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，柱距分別為13.2m、12m、10.8m，基礎(chǔ)埋深為-18.3m，采用筏板基礎(chǔ)，板厚1.8m，為抗沖切，在柱下設(shè)倒柱帽和托板，總厚度為2.4m。筏基長(zhǎng)120m，寬108.4m，采用復(fù)合膨脹劑UEA-M配制的被償收縮混凝土C40，配合比（kg/m3）中，水泥350，粉煤灰60～80，UEA-M50～55。泵送混凝土出機(jī)坍落度為18～20cm，初凝時(shí)間不早于15h，因?yàn)槎谑┕?，環(huán)境溫度低于-5℃，要求混凝土入模溫度不低于5℃，出機(jī)溫度不低于15℃，混凝土中心溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差小于25℃。建筑設(shè)計(jì)不設(shè)卷材防水，要求混凝土自防水，防水達(dá)到P20。筏板設(shè)縱橫兩條施工后澆帶分成四塊，施工后澆帶下部設(shè)附加卷材，帶寬800mm，板高中部新舊混凝土接槎處設(shè)止水不定期。筏板每塊混凝土澆筑一次完成，分層澆筑，兩層澆筑間歇必須小于混凝土初凝時(shí)間，每塊澆筑時(shí)間約70小時(shí)，混凝土量約為6000 m3。為防止筏板表面收縮裂縫，混凝土初凝前用木抹子搓壓，然后刷一道養(yǎng)護(hù)液，以防水分失散，并上蓋塑料薄膜和草簾被，確保在14d內(nèi)保持溫潤(rùn)狀態(tài)。

四、結(jié)束語

混凝土超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，其裂縫一定要處于受控狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）；

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB50666-2011）

作者簡(jiǎn)介：

陳景華，男，1957年生，廣東省湛江市人，建筑施工工程師，研究方向?yàn)榉课萁ㄖ┕ぜ肮芾怼Ｉ矸葑C：44080319570615291x。