超长混凝土结构的防裂问题研究

朱华东 翟治波

【摘要】随着时代的发展，社会的进步。近年来在民用建筑中经常会遇见许多大型的建筑，故而会有超长的建筑出现。超长建筑会使结构中的混凝土出现裂缝，这种裂缝大部分是因为温度的影响所形成的，称之为温度收缩裂缝。根据工程设计经验，简要介绍超长混凝土结构的概念及温度收缩裂缝的产生，着重阐述温度收缩裂缝的预防及有效设置后浇带或膨胀加强带的具体设计及施工措施。

【关键词】超长混凝土温度裂缝后浇带措施

一、超长混凝土结构的概念及温度收缩裂缝的产生

超长混凝土结构的概念为建筑物的长度大于混凝土结构设计规范中关于钢筋混凝土结构需要布置伸缩缝的最大间距的混凝土结构。在超长建筑物结构设计中很重要的一项工作就是何控制结构裂缝，混凝土在结硬的过程中发生收缩，温度变化时会产生物理反应中的热胀冷缩，当这两种情况受到阻碍后，在结构内部就会有收缩应力和温度应力的产生，当这两种应力各自大于混凝土抗拉强度时就会就会发生混凝土的开裂，这种在超长混凝土结构最常见的裂缝就是温度收缩裂缝。为了预防这种裂缝的产生需要在设计及施工上都要做好措施。

二、温度收缩裂缝的预防

1、混凝土材料的选择

超长混凝土结构中尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在 0.6 以下，减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在 450kg/m3 以下。改善混凝土的搅拌加工工艺，降混凝土的浇筑温度，改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

2、有效设置后浇带或膨胀加强带

超长混凝土结构后浇带应设置在因收缩变形或温度影响可能引起应力集中、结构构件产生裂缝概率比较大的地方；可以用膨胀加强带代替部分或者全部后浇带。膨胀加强带或者后浇带需要用膨胀混凝土来填充。用补偿收缩混凝土来填补膨胀加强带外部部分，也可采用钢纤维混凝土或预应力混凝土。采取保温隔热、保水养护、延长养护期等减小温度变化或减小混凝土收缩的有效措施。温度作用宜与其他对混凝土产生影响的作用，按照承载力的极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，取最不利的效应组合进行设计。也可根据最不利的温度作用效应确定附加钢筋的配置。大体积混凝土的设计强度等级可采用 60d 或 90d 龄期的度。地上混凝土结构后浇带、膨胀加强带的最大间距限值，当外采用普通混凝土时不宜超过 35m；带外采用补偿收缩混凝土时最好不要大于 45m。

3、混凝土膨胀剂的类型

混凝土膨胀剂可以采用硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化钙类膨胀剂。硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂不得用于长期环境温度为 80 摄氏度以上的工程；氧化钙类膨胀剂用于有侵蚀性水的工程时，应掺加活性参合料

4、针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的措施

4.1 地下混凝土构件或部位应加强配筋

（1）墙体单面水平钢筋的配筋率不宜小于 0.20%；（2）墙与柱、墙与墙的相连地方可

以多加 8mm～10mm 的水平方向的附加钢筋。此钢筋进入墙体不宜小于 1500mm，竖向间距与墙体水平钢筋相同，间隔布置；（3）楼板板底配筋率不应小于 0.25%，板顶通长钢筋配筋率不应小于 0.15%；卧置于地基上的板，其单面钢筋的配筋率不宜小于 0.20%～0.25%（板的厚度较大时可取下限）；（4）墙、板的内外和上下宜垂直于膨胀加强带增设间距为 100mm～150mm 的附钢筋，其直径宜为 8mm～12mm，长度不应小于带宽与其两侧各延伸 500mm 之和；（5）当建筑有较大凹凸平面形体时，在凹角处的楼板、两端阳角处及端墙处的楼板、同四周结构整体浇筑的约束较强的楼板处需要增加温度钢筋；（6）在结构开洞的位置或者结构截面变化的地方、楼板开洞、结构构件标高不同的相邻连接地方，都需要加强配筋。

4.2 地上混凝土构件或部位应加强配筋

（1）超长方向端开间的墙体水平筋间距不应大于 150mm。以结构平面形心为中间，两端超出现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010 规定的混凝土结构适用最大长度范围之外的墙体，单面水平钢筋的配筋率不宜小于 0.15%；（2）超长方向端开间无剪力墙时，山墙上的柱主筋与箍筋应适当加强；（3）结构超长方向的外侧混凝土梁腰筋的间距以 150m

m 为宜，两侧的腰筋截面面积应大于或等于梁腹板高度同梁宽度乘积的 0.15%；（4）超方向的端部及中部楼板、靠近端部的长向墙周围的楼板、平面形体有较大凹凸时凹角处的楼板、其他长度较长墙体周围的楼板、膨胀加强带穿过的楼板，以及约束较大、混凝土收缩易引起应力集中的其他部位楼板，应在温度应力较大的方向增设单向或双向温度钢筋，且应在板顶、底双层配置。长度超过表 1 规定时，全层楼板在超长方向应双层通长配筋，板底配筋率应小于 0.25%，板顶通长钢筋的配筋率不应小于 0.15%；表 1 不设永久变形缝的地上混凝土结构最大长度框架框剪剪力墙住宅 66 60 54其他建筑 90 75 65（5）砌筑于竖向结构外围、连续长度较长的围护墙，应采取加密通长水平筋、设置构造和竖向分隔缝等抗裂措施

三、结语

如何控制超长混凝土结構的温度收缩裂缝，一直是设计面临的一个难题。本文对超长混凝土结构设计关键措施进行了一些探讨，希望本文为结构工程师进行超长结构设计提供一些有益的参考。

参考文献：

[1]GB50010-2010《混凝土结构设计规范》.中国建筑工业出版社，2010.

[2]刘中福：《膨胀混凝土在超长结构施工中的应用》[J]中国高新技术企业，2007（10）

作者简介：

朱华东、男、1983年6月、助理工程师、工作于河南锦达建设有限公司

翟治波 、男、1976年2月、助理工程师、工作于河南锦达建设有限公司