超長地下室混凝土結構裂縫的控制措施

【摘要】本文根據具體工程設計和施工管理實踐和體會，充分分析了超長地下室混凝土結構產生裂縫的原因，重點介紹了對超長混凝土結構如何有效控制裂縫的具體設計及施工措施。

【關鍵詞】超長地下室；混凝土結構；裂縫；控制措施

建筑工程中，特別是超長地下室混凝土結構的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發展，而城市土地資源稀缺，向地下及空中發展成為必然趨勢，超長（即超過溫度伸縮縫間距）地下室不斷出現，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應用，使超長混凝土結構中出現的各種裂縫有逐漸增多的趨勢。根據作者多年的工作經驗和體會，就超長地下室產生裂縫的類型和原因進行細致分析，并就如何避免產生這些裂縫提出一些具體措施，為設計和施工人員提供參考。

一、超長地下室混凝土結構產生裂縫的原因分析

在超長地下室結構中產生裂縫的主要有以下幾種：沉降不均產生的裂縫、非結構變形產生的裂縫、施工產生的裂縫等。

1.設計方面原因

在設計過程中很多設計師都很嚴格按照承載能力的極限狀態設計，但對混凝土結構適用性設計重視不夠，結構適用性設計包括正常使用極限狀態設計和性能化設計，正常使用極限狀態設計是為了確保結構不產生超過正常使用狀態的變形、裂縫及耐久性、振動以及其它影響使用的極限狀態重視不夠。裂縫產生的原因主要是變形作用，如溫度變形、收縮變形、基礎不均勻沉降變形等多因素，統稱為變形作用引起的裂縫問題，此類裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上。當這種溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生裂縫。

混凝土結構的適用性設計應包括三項設計目標：

（1）在構件變形的計算時，考慮特定情況的不利因素；

（2）保障建筑的做法、圍護結構、裝飾裝修及設備設施等不出現明顯的損傷；

（3）非荷載作用的影響。

上述三個方面是造成混凝土結構裂縫的主要原因。

2.材料方面原因

混凝土中水泥用量越大，含水量越高，表現為水泥漿量或含膠漿量越大，坍落度大，收縮越大。水灰比越大，收縮越大。混凝土拆模過早表面早期會大量失水。高強度混凝土徐變小，應力松弛低，脆性高并容易引起開裂。暴露面越大，包羅面越小，收縮越大。水泥品種不同收縮大小不同，故應根據結構厚度及特點選擇水泥品種。砂巖作骨料時收縮大幅度增加，應避免使用。粗細骨料中含泥量越大收縮越大。早期養護時間越長，收縮越小。骨料粒徑越粗，收縮越小，骨料粒徑越細，砂率越高，收縮越大。水泥活性越高，顆粒越細比表面積越大，收縮越大。超細摻合料具有相同性質。大摻量高性能混凝土的早期塑性收縮和自生收縮較大，易引起開裂。外加劑摻合料選擇不當可增大收縮。中低強度混凝土盡可能采用普通減水劑和中效減水劑，也可用摻量較少的聚羧酸高效減水劑，它的收縮較小，減水效果較好。不宜采用吸水率大的骨料及摻合料（骨料可以預先濕潤）。注意水泥凈漿收縮遠大于砂漿，砂漿收縮遠大于混凝土，嚴格控制混凝土的均勻性。

3.環境方面原因

風速較大，收縮越大，注意高空現澆混凝土的收縮問題。養護時盡量采用噴霧，效果較好。環境溫度越高，收縮越大；停工暴露時間越長收縮越大。封閉或開敞環境中的裂縫程度取決于環境溫濕度變化。及時回填土對混凝土的裂縫控制及防水都十分重要。環境濕度越大，收縮越小，環境溫度越高，越干燥，收縮越大。

4.施工方面原因

由于施工方法不當，控制措施不到位，養護不及時養護時間不夠，以及施工擾動都會造成混凝土裂縫。在澆筑時入模溫度較低，水化溫升，里表溫差及降溫速率大。收縮和環境降溫同時發生，對工程更為不利。振搗時，特別是在梁板（或墻板）交接處，超振引起離析和大量泌水。泌水量大，表面含水量高，表面失水過快，早期收縮越大，表面容易產生裂縫。樓板澆筑后立即噴霧，二次壓光，覆蓋塑料薄膜，加強潮濕養護對控制早期塑性裂縫很有益處。

二、超長地下室混凝土裂縫的控制方法

1.設置結構溫度伸縮縫、沉降縫

根據現行《混凝土結構設計規范》，為避免結構由于溫度收縮應力引起的開裂，采取永久式伸縮的方法。伸縮縫允許間距為30～55m（室內或土中長墻、剪力墻結構及框架結構），露天條件下為20～35m。規范的附注中又明確指出：如有充分依據和可靠措施時，上述規定可以增減。

2.后澆帶的有效作用

后澆帶是指現澆整體鋼筋砼結構中，在施工期間保留的臨時性溫度和收縮變形縫，著重解決鋼筋砼結構在強度增長過程中因溫度變化、砼收縮等產生的裂縫，以達到釋放大部分變形，減小約束力，避免出現貫通裂縫。后澆帶應設在對結構無嚴重影響的部位，即結構構件內力相對較小的位置，通常每隔30-40一道，縫寬70-100CM。建議具體工程應結合建筑物長度、氣候環境特點綜合考慮，一般應控制在30m左右。填充封閉時間不宜過短，以能將總降溫及收縮變形進行一半以上的時間為佳，從目前混凝土的收縮量來看，估計3～6個月方能取得明顯效果，最短不少于45d。

3.設置膨脹加強帶

由于普通混凝土存在收縮導致開裂破壞，結構設計一般是以設置臨時性收縮變形縫的方法釋放大部分收縮應力，經過一段時間后再以較大膨脹量的混凝土回填此縫。膨脹加強帶的技術原理是在帶內混凝土中摻加適量膨脹劑，通過水泥水化產物與膨脹劑的化學反應，使混凝土產生適量膨脹，在鋼筋和臨位混凝土的約束下，在鋼筋混凝土中產生一定的預壓應力，使結構的收縮拉應力得到大小適宜的補償，從而達到防止混凝土結構開裂破壞的目的。

4.增加鋼筋配置量及附加構造配筋

混凝土結構的設計可采取增加鋼筋的配置量，減小鋼筋的間距和減小每排鋼筋的間距等措施，預防厚度較大構件出現水化熱溫降裂縫。

構造配筋應細而密，樓板鋼筋宜采用φ8-φ12間距120-150mm，雙向對拉。樓板中電纜線管置于截面中部，轉角區及應力集中部位應用鋼筋網片加強。構造配筋直徑過大或過密則會增加混凝土自約束拉應力，對于板墻，應當把水平構造鋼筋配置垂直受力筋外邊。預應力結構加強非預應力配筋，應發展部分預應力混凝土結構。大體積混凝土不宜采用預應力方法控制溫度收縮應力，遇有保護層過厚的結構應增設鋼筋網。

5.采用跳倉法施工

跳倉法是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩定和沒有徹底凝固前容易將內應力釋放出來的“抗與放”特性原理，它是將建筑物地基或大面積混凝土平面機構劃分成若干個區域，按照“分塊規劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則施工，其模式和跳棋一樣，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時間不少于七天，以避免混凝土施工初期部分激烈溫差及干燥作用，這樣就不用留后澆帶了。

跳倉法施工：底板分段長度不宜大于40m，側墻和頂板分段長度不宜大于16m。跳倉間隔施工的時間不宜小于7d，跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。

三、結語

裂縫在超長混凝土結構中較常見且日趨增多，由于該裂縫的危害性及規范的局限性，設計人員及施工人員均應予以足夠重視。對超長地下室混凝土結構裂縫采取“放”和“抗”相結合的措施是減輕超長混凝土結構裂縫比較有效的途徑，但其中一些措施主要基于設計概念和定性分析，如何通過進一步的定量計算及實驗驗證，尚需做深入工作，具體工程在采用時應根據其各自特點，進行優化設計，制定出科學合理的技術保證措施，減少裂縫產生，確保工程質量。

參考文獻：

[1] 金明彥. 超長地下室側墻預應力抗裂技術應用研究[D]. 浙江大學 2008.