超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫控制研究

常云倩　陽光

摘要：近年來，伴隨著我國綜合國力的高速增長，城市建設(shè)的不斷加快，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，建筑工程也在不斷的朝著多元化方向發(fā)展，各種平面尺寸超大的大型公共建筑、廠房結(jié)構(gòu)等不斷出現(xiàn)。雖然我國在超長混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已經(jīng)擁有大量的實(shí)踐案例，但是超長混凝土裂縫控制方面仍然時有不足。國內(nèi)外的參考案例以及工程規(guī)范在此方面也沒有公認(rèn)的、完善的解決方法。本文通過超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及控制兩方面對超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

關(guān)鍵詞：超長混凝土；結(jié)構(gòu)裂縫；混凝土框架；裂縫控制

中圖分類號：TU375.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0138—01

引言

混凝土作為很重要的工業(yè)建筑材料，但其在使用過程中極容易產(chǎn)生裂縫，而一旦產(chǎn)生裂縫，其工業(yè)價值、建筑價值就會受到大大減弱，而且裂縫會嚴(yán)重威脅到建筑物的耐久性及安全性，給人們帶來不便。但混凝土又是工業(yè)中不可或缺的原料，所以對超長混凝土框架結(jié)構(gòu)的有效研究意義重大。

1超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

1.1混凝土收縮引起的開裂。影響混凝土收縮的因素有：混凝土密實(shí)度、體積和表面積之比、養(yǎng)護(hù)方法和齡期、環(huán)境溫度和濕度、水泥品牌和數(shù)量及其質(zhì)量等。

1.2溫度應(yīng)力引起的裂縫。眾所周知，溫度對建筑物有一定的影響，熱脹冷縮會使建筑物的應(yīng)力結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件發(fā)生變化。從鋼筋混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的原因分析，混凝土溫度應(yīng)力可以概括為下述兩種：

1.2.1外約束應(yīng)力。外約束應(yīng)力，外界對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的全部或部分產(chǎn)生了約束，溫度收縮導(dǎo)致變形，此時變化的結(jié)構(gòu)不能自由變形而引起的。

1.2.2自生應(yīng)力。自生應(yīng)力，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身對自身產(chǎn)生約束，而且在整個斷面上，產(chǎn)生的拉應(yīng)力與壓應(yīng)力保持平衡的力。例如在工程實(shí)踐當(dāng)中，在混凝土結(jié)構(gòu)收縮時內(nèi)部鋼筋對其進(jìn)行制約等情況。

因此，在研究溫度對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響時，要從兩個方面分析，這是容易被忽視的問題。外部環(huán)境產(chǎn)生變化時，如溫度，因溫差而產(chǎn)生的形變無法自由釋放，這時就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，如果應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)就會開裂。

2防止裂縫的措施

2.1施加預(yù)應(yīng)力。伴隨著新技術(shù)的不斷誕生，工程問題總會在新技術(shù)面前得到破解。施加預(yù)應(yīng)力，超長混凝土框架結(jié)構(gòu)抵抗溫度變形和混凝土收縮變形采取的主要措施。

高強(qiáng)鋼筋是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中采用的最佳構(gòu)件，使高強(qiáng)鋼筋產(chǎn)生很大的伸長變形，迫使鋼筋屈服后，將出現(xiàn)不被允許的過寬裂縫和較大撓度，此種混凝土在經(jīng)過預(yù)壓后，變成一種既抗壓又抗拉的彈性材料，這樣在使用中，混凝土就不會有拉應(yīng)力的產(chǎn)生，也不會有裂縫的出現(xiàn)。針對部分預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，框架梁中應(yīng)當(dāng)配置預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁框架或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)也是經(jīng)常被采用的結(jié)構(gòu)。不過，預(yù)應(yīng)力存在摩擦損失，損失隨著預(yù)應(yīng)力筋連續(xù)布置跨數(shù)的增多而增大，損失還與其布置方式、成孔材料等有關(guān)。

2.2后澆帶的設(shè)置。設(shè)置后澆帶是超長混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中一種經(jīng)濟(jì)有效的裂縫控制措施。這種在結(jié)構(gòu)施工期間保留的臨時性變形縫，該縫按照工程中的具體要求保留一定的時間，然后進(jìn)行填充封閉，并將結(jié)構(gòu)連成整體。

值得需要指出的是，因結(jié)構(gòu)環(huán)境變化和混凝土后期收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，是后澆帶不能解決的。

在施工中要注意處理好后澆帶，這樣可以更好的達(dá)到預(yù)期效果，而且還會減小結(jié)構(gòu)中存在的安全隱患，從而提高結(jié)構(gòu)的防水效果。以下幾種方法是我們在工程實(shí)踐中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，對后澆帶間混凝土可以進(jìn)行更好的控制：

（1）相對于先澆混凝土，可以提高后澆帶處的混凝土一個強(qiáng)度等級，這樣可以提高其抗裂能力；（2）采取補(bǔ)償收縮混凝土的措施，如：收縮混凝土、低收縮混凝土、膨脹劑摻量較周圍混凝土大等方法。這樣可以有效地防止在澆筑時間差導(dǎo)致后澆帶混凝土與后澆帶兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)混凝土形成較大的收縮差，其中兩側(cè)混凝土已完成一部分收縮；（3）應(yīng)用預(yù)應(yīng)力筋在后澆帶處交叉搭接，這樣可以使新混凝土和舊混凝土之間得到緊密地結(jié)合，避免在交界面處出現(xiàn)裂縫。

利用后澆帶來處混凝土的施工質(zhì)量是保障整個工程是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵，在整個工程中非常重要。在施工前應(yīng)進(jìn)行兩側(cè)混凝土的鑿毛，然后再對后澆帶充分的清理、并且要進(jìn)行干凈的沖刷，然后再將一層與混凝土內(nèi)成分接近的水泥砂漿均勻涂刷在其上面，以便于混凝土粘結(jié)，養(yǎng)護(hù)不得少于十五天。這里需要重點(diǎn)指出一點(diǎn)是：為了減少開裂的發(fā)生，避免后澆帶封閉后發(fā)生的溫度變化，主體澆筑混凝土的溫度不可小于后澆帶澆筑混凝土?xí)r的溫度，這樣可以混凝土的澆筑質(zhì)量得到保障。

2.3添加膨脹劑。混凝土在初期收縮變形比較大，干燥、水化熱導(dǎo)致的拉應(yīng)力會音癡混凝土硬化，添加膨脹劑可以有效的補(bǔ)償混凝土收縮帶來的不良影響，具有很大的功用。

2.4釋放約束。邊緣部分的混凝土結(jié)構(gòu)，這部分混凝土結(jié)構(gòu)面積大，因?yàn)榛炷潦湛s和溫度變化而會產(chǎn)生大幅度變形，因此，多數(shù)的工程實(shí)踐案例均都需要采取一定的措施來增強(qiáng)柱子的變形能力，或者降低柱子的抗側(cè)剛度。

3結(jié)論與展望

本文通過超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及控制兩方面對超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫問題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提出超長混凝土框架結(jié)構(gòu)防止裂縫的幾點(diǎn)措施，主要結(jié)論如下：

（1）通過施加預(yù)應(yīng)力，來抵抗超長混凝土框架結(jié)構(gòu)中的溫度變形和混凝土收縮變形；（2）一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，合理設(shè)置后澆帶，在超長混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中可以有效的做到裂縫控制；（3）適度施加膨脹劑，是在混凝土中實(shí)踐中十分需要的一種措施，這種措施通?？梢匝a(bǔ)償由于混凝土收縮帶來的影響；（4）釋放約束，此種措施有助于提高柱子的變形能力，或者降低柱子的抗側(cè)剛度。

本研究限于時間、研究條件以及作者的科研水平，本文僅考慮因混凝土收縮在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中引起的應(yīng)力、變形和裂縫發(fā)展，論述中存在的一些不足，有待于今后的進(jìn)一步完善。