基于超长混凝土结构的防裂措施研究

张子朋 郑坤 余然然 尹恺

随着社会的发展，越来越多的超长混凝土结构相继出现。当前，减少超长混凝土结构裂缝成为一大难点。为解决该问题需从设计、材料、施工、养护等多方面进行综合考虑。基于此，本文章结合已有试验及施工经验，针对影响超长结构混凝土开裂的几个重要方面进行分析，并提出应对超长结构混凝土收缩开裂的措施，供业内人事参考。

超长超厚砼结构;裂缝;防渗;温度应力;养护

当前，公共设施和大型建筑物向着多用途、多功能趋势发展，而超长超厚砼结构被大量应用于建筑物的结构受力部分，例如高层民用建筑及基础设施等。建筑物的单元长度超过《混凝土结构设计规范》所规定的结构长度，且没有按规范设置伸缩缝时，该结构称为超长超厚砼结构。在解决超长超厚砼结构受力问题后，继而建筑物裂缝问题成为专业人员需要解决的另一个问题。经调查发现，裂缝由多方原因引起，其中荷载和变形裂缝是其主要原因。据资料统计分析可知，荷载引起的建筑裂缝仅占裂缝总数的20%，而钢筋砼结构中因变形引起的裂缝占到了80%。砼变形有塑形收缩，碳化收缩，温度收缩，自身收缩以及干燥收缩等等。温度以及砼收缩在变形中引起的裂缝占极大部分。如果不在超长砼结构中实施有效的预控及应对措施，裂缝就会不断扩大，特别是针对地下室等地下工程，经常会因裂缝产生的渗漏问题而影响到居民的正常使用。

为了达到施工标准，充分满足抗渗等级，膨胀性，强度和持久性等各种标准要求，砼配比设计必须要与现行的砼外加剂应用技术规范及普通砼配合比设计规程相符。减水剂作为配比设计中不可或缺的重要组成部分，对微膨胀剂加以利用，要充分考虑并进行多次试验来控制膨胀量，使其符合建筑工程要求。在砼配比设计中一定要综合考虑各个因素，才能优化配比设计。

水泥是砼使用原材料中的关键，天山P.042.5R普硅水泥，含碱量低。为了提高砼在后期的密实度、强度以及减少收缩变形和坍塌度的损害，单位水泥用量要尽可能的降低，与此同时要把粉煤灰按相对比例拌入，使之符合降低水化热收缩的功效。加以限制外加剂氯离子含量，其含量不能大过胶结材料总量的0.02%，并且，其碱含量也要小过2.5 kg/m;砂率要进行同样严格的限制，不能超过42%;粗细骨料含泥量能够对砼收缩及砼抗拉造成很大影响，所以必须提出明确的限量要求。当粉煤灰和水的比例不变时，砼收缩就会受到水和水泥用量的影响。所以在保证水灰比和可泵性的情况下，尽可能的降低水泥浆量。也就是对单方砼胶结材料的最高、最低用量的限制。经实践证明，文中配量的砼配比设计是正确的，比例应是：0.54∶1∶2.15∶0.36∶3.24∶0.033即水∶水泥∶细骨料∶粉煤灰∶粗骨料∶泵送剂。

针对超长超厚砼结构突出部位以及开口处易收缩形成裂缝的问题，专家给出了分析及建议：墙体本身受基础底板的约束力大，极容易使剪力墙产生裂缝，所以要控制墙体水平筋的间距，其间距应小于155 mm，对水平配筋率也应进行限制;为增强抗裂能力，钢筋配量也要适量增加。为了预防裂缝的出现，在设计时一定要把水平筋绑在竖向筋的外侧。经实验，此方法针对砼开裂的问题十分好用，特别是对超长地下室剪力墙。

双层双向筋绑扎铁丝在地下室剪力墙中，并穿过墙内的各种管线，全部铁丝不可以接触模板。若接触到，渗水通道可能会因管线或拆除模板后的铁丝裸露而形成裂缝。因钢筋、铁丝接水会通过砼粘结薄弱点、钢筋流出，所以水工砼都必须由砼垫块限制保护层厚度，从而预防由钢筋无保护层而引起的渗漏。对于垫块应该放置的位置，有详细的规定：垫块应放置在横向钢筋和竖向钢筋的交叉点处。注意的是，为预防锈蚀伸入和接触摸板而出现不良后果，铁丝绑扎时，扎丝头要向主筋内侧弯曲。

在设计剪力墙模板支架时，双侧大钢模较为适合，将带止水片的穿墙对拉杆固定在模板的内侧。安装钢模板表面时要提前清除干净，并且要刷上脱模剂以便拆除。与此同时，要在浇筑混凝土之前就将底部的废弃物品进行清扫，以避免混入砼中出现渗漏。

阶段一：从浇筑砼开始到水化热，由以前的7～14 d，变为优先考虑28 d。在这个过程中，砼弹性模量发生极大改变，水泥也会放出大量的水化热。而弹性模量的改变会在此过程中产生残余应力。

阶段二：从水泥放热结束起到砼冷却至自然温度，外界气候的改变及砼的冷却产生温度应力，应力又与之前的残余应力累加在一起。在这个过程中砼弹性模量的改变非常少。

阶段三：砼完全冷却后，温度应力是由环境变化产生。此应力与之前两种应力累加。

超长大体积混凝土结构尺寸大，在砼冷却时表层温度低，由此在砼结构的表层形成了拉应力，但砼结构内部温度却很高，所以在内部出现了压应力，也就是说产生的应力是自身应力。而一旦结构的任何某一部分受到外界干扰，其不能自由变形造成的应力叫做约束应力;自身应力和约束应力是同砼的干缩应力共同作用的。温度应力的大小和分布需要试验分析，较复杂。砼徐变在分析时也不能忽略，它能使温度应力有很大的松弛。

（1）低热水泥，利用砼后期的强度，将水灰比控制在一定范围内，石子粒径及连续级配要好，中砂细度模数要大过2.40等，这些措施可有效的使水化热降低从而防止变形。

（2）在施工阶段要合理控制温度。减少约束应力应先在垫层上铺一层低强度的砂浆;增加测温次数以便进行降温处理，使室内外温差不超过24 ℃;为出现温差梯度对已浇砼进行保温保湿，并降低温度应力。

地下剪力墙每相距30 m处设置一道竖向施工缝，将止水带埋在缝处，并在其外侧迎水面做厚聚合物砂浆，并在其表面贴上4 mm改性沥青防水卷材，再将缝处模板拆掉。

后浇带的补浇时间有严格要求，必须要达到停滞标准。在补浇砼之前进行清除是很困难的，既费时又不易清洗彻底。如钢筋锈蚀处理及恢复，养护余水等等。在浇筑时要注意的是要将素水泥浆刷在两侧，在平面充分振捣抹压使其一次成型，然后马上进行覆盖，把支架模板加固在墙竖向，浇筑要分层，振实。

控制温度及干燥引起的变形关键就是养护。特别是超长超厚砼结构，加快水泥水化，降低约束应力及内外温差是关键措施，然后要对降温速度也进行控制，利用砼强度达到建筑抗裂效果，防止裂缝的出现。覆盖养护时砼表面要湿润，高温下禁止查处模板，砼强度较低时要进行敲击振动。

综上所述，只有通过专家人员的潜心研究，对材料的严苛掌控以及精确设计，才能保证超长超厚砼结构的工程质量。并且专业人员应不断总结创新，把握每个细小环节，按标准进行，不断完善超长超厚砼结构的施工。

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With the development of society， more and more super-long concrete structures have appeared one after another.At present， reducing cracks in super-long concrete structures has become a major difficulty.In order to solve this problem， comprehensive consideration should be taken from design， material， construction， maintenance and other aspects.Based on this， this article combines the existing test and construction experience to analyze several important aspects that affect the concrete cracking of the super-long structure， and proposes measures to deal with the shrinkage and cracking of the super-long structure concrete for the reference of the industry personnel.

ultra-long and ultra-thick concrete structure; cracks; impermeability; temperature stress; maintenance