基于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的防裂措施研究

張子朋 鄭坤 余然然 尹愷

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)。當(dāng)前，減少超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成為一大難點(diǎn)。為解決該問(wèn)題需從設(shè)計(jì)、材料、施工、養(yǎng)護(hù)等多方面進(jìn)行綜合考慮。基于此，本文章結(jié)合已有試驗(yàn)及施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)影響超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂的幾個(gè)重要方面進(jìn)行分析，并提出應(yīng)對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土收縮開(kāi)裂的措施，供業(yè)內(nèi)人事參考。

超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu);裂縫;防滲;溫度應(yīng)力;養(yǎng)護(hù)

當(dāng)前，公共設(shè)施和大型建筑物向著多用途、多功能趨勢(shì)發(fā)展，而超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)被大量應(yīng)用于建筑物的結(jié)構(gòu)受力部分，例如高層民用建筑及基礎(chǔ)設(shè)施等。建筑物的單元長(zhǎng)度超過(guò)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，且沒(méi)有按規(guī)范設(shè)置伸縮縫時(shí)，該結(jié)構(gòu)稱為超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)。在解決超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題后，繼而建筑物裂縫問(wèn)題成為專業(yè)人員需要解決的另一個(gè)問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，裂縫由多方原因引起，其中荷載和變形裂縫是其主要原因。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析可知，荷載引起的建筑裂縫僅占裂縫總數(shù)的20%，而鋼筋砼結(jié)構(gòu)中因變形引起的裂縫占到了80%。砼變形有塑形收縮，碳化收縮，溫度收縮，自身收縮以及干燥收縮等等。溫度以及砼收縮在變形中引起的裂縫占極大部分。如果不在超長(zhǎng)砼結(jié)構(gòu)中實(shí)施有效的預(yù)控及應(yīng)對(duì)措施，裂縫就會(huì)不斷擴(kuò)大，特別是針對(duì)地下室等地下工程，經(jīng)常會(huì)因裂縫產(chǎn)生的滲漏問(wèn)題而影響到居民的正常使用。

為了達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，充分滿足抗?jié)B等級(jí)，膨脹性，強(qiáng)度和持久性等各種標(biāo)準(zhǔn)要求，砼配比設(shè)計(jì)必須要與現(xiàn)行的砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范及普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)程相符。減水劑作為配比設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分，對(duì)微膨脹劑加以利用，要充分考慮并進(jìn)行多次試驗(yàn)來(lái)控制膨脹量，使其符合建筑工程要求。在砼配比設(shè)計(jì)中一定要綜合考慮各個(gè)因素，才能優(yōu)化配比設(shè)計(jì)。

水泥是砼使用原材料中的關(guān)鍵，天山P.042.5R普硅水泥，含堿量低。為了提高砼在后期的密實(shí)度、強(qiáng)度以及減少收縮變形和坍塌度的損害，單位水泥用量要盡可能的降低，與此同時(shí)要把粉煤灰按相對(duì)比例拌入，使之符合降低水化熱收縮的功效。加以限制外加劑氯離子含量，其含量不能大過(guò)膠結(jié)材料總量的0.02%，并且，其堿含量也要小過(guò)2.5 kg/m;砂率要進(jìn)行同樣嚴(yán)格的限制，不能超過(guò)42%;粗細(xì)骨料含泥量能夠?qū)攀湛s及砼抗拉造成很大影響，所以必須提出明確的限量要求。當(dāng)粉煤灰和水的比例不變時(shí)，砼收縮就會(huì)受到水和水泥用量的影響。所以在保證水灰比和可泵性的情況下，盡可能的降低水泥漿量。也就是對(duì)單方砼膠結(jié)材料的最高、最低用量的限制。經(jīng)實(shí)踐證明，文中配量的砼配比設(shè)計(jì)是正確的，比例應(yīng)是：0.54∶1∶2.15∶0.36∶3.24∶0.033即水∶水泥∶細(xì)骨料∶粉煤灰∶粗骨料∶泵送劑。

針對(duì)超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)突出部位以及開(kāi)口處易收縮形成裂縫的問(wèn)題，專家給出了分析及建議：墻體本身受基礎(chǔ)底板的約束力大，極容易使剪力墻產(chǎn)生裂縫，所以要控制墻體水平筋的間距，其間距應(yīng)小于155 mm，對(duì)水平配筋率也應(yīng)進(jìn)行限制;為增強(qiáng)抗裂能力，鋼筋配量也要適量增加。為了預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要把水平筋綁在豎向筋的外側(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，此方法針對(duì)砼開(kāi)裂的問(wèn)題十分好用，特別是對(duì)超長(zhǎng)地下室剪力墻。

雙層雙向筋綁扎鐵絲在地下室剪力墻中，并穿過(guò)墻內(nèi)的各種管線，全部鐵絲不可以接觸模板。若接觸到，滲水通道可能會(huì)因管線或拆除模板后的鐵絲裸露而形成裂縫。因鋼筋、鐵絲接水會(huì)通過(guò)砼粘結(jié)薄弱點(diǎn)、鋼筋流出，所以水工砼都必須由砼墊塊限制保護(hù)層厚度，從而預(yù)防由鋼筋無(wú)保護(hù)層而引起的滲漏。對(duì)于墊塊應(yīng)該放置的位置，有詳細(xì)的規(guī)定：墊塊應(yīng)放置在橫向鋼筋和豎向鋼筋的交叉點(diǎn)處。注意的是，為預(yù)防銹蝕伸入和接觸摸板而出現(xiàn)不良后果，鐵絲綁扎時(shí)，扎絲頭要向主筋內(nèi)側(cè)彎曲。

在設(shè)計(jì)剪力墻模板支架時(shí)，雙側(cè)大鋼模較為適合，將帶止水片的穿墻對(duì)拉桿固定在模板的內(nèi)側(cè)。安裝鋼模板表面時(shí)要提前清除干凈，并且要刷上脫模劑以便拆除。與此同時(shí)，要在澆筑混凝土之前就將底部的廢棄物品進(jìn)行清掃，以避免混入砼中出現(xiàn)滲漏。

階段一：從澆筑砼開(kāi)始到水化熱，由以前的7～14 d，變?yōu)閮?yōu)先考慮28 d。在這個(gè)過(guò)程中，砼彈性模量發(fā)生極大改變，水泥也會(huì)放出大量的水化熱。而彈性模量的改變會(huì)在此過(guò)程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

階段二：從水泥放熱結(jié)束起到砼冷卻至自然溫度，外界氣候的改變及砼的冷卻產(chǎn)生溫度應(yīng)力，應(yīng)力又與之前的殘余應(yīng)力累加在一起。在這個(gè)過(guò)程中砼彈性模量的改變非常少。

階段三：砼完全冷卻后，溫度應(yīng)力是由環(huán)境變化產(chǎn)生。此應(yīng)力與之前兩種應(yīng)力累加。

超長(zhǎng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大，在砼冷卻時(shí)表層溫度低，由此在砼結(jié)構(gòu)的表層形成了拉應(yīng)力，但砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度卻很高，所以在內(nèi)部出現(xiàn)了壓應(yīng)力，也就是說(shuō)產(chǎn)生的應(yīng)力是自身應(yīng)力。而一旦結(jié)構(gòu)的任何某一部分受到外界干擾，其不能自由變形造成的應(yīng)力叫做約束應(yīng)力;自身應(yīng)力和約束應(yīng)力是同砼的干縮應(yīng)力共同作用的。溫度應(yīng)力的大小和分布需要試驗(yàn)分析，較復(fù)雜。砼徐變?cè)诜治鰰r(shí)也不能忽略，它能使溫度應(yīng)力有很大的松弛。

（1）低熱水泥，利用砼后期的強(qiáng)度，將水灰比控制在一定范圍內(nèi)，石子粒徑及連續(xù)級(jí)配要好，中砂細(xì)度模數(shù)要大過(guò)2.40等，這些措施可有效的使水化熱降低從而防止變形。

（2）在施工階段要合理控制溫度。減少約束應(yīng)力應(yīng)先在墊層上鋪一層低強(qiáng)度的砂漿;增加測(cè)溫次數(shù)以便進(jìn)行降溫處理，使室內(nèi)外溫差不超過(guò)24 ℃;為出現(xiàn)溫差梯度對(duì)已澆砼進(jìn)行保溫保濕，并降低溫度應(yīng)力。

地下剪力墻每相距30 m處設(shè)置一道豎向施工縫，將止水帶埋在縫處，并在其外側(cè)迎水面做厚聚合物砂漿，并在其表面貼上4 mm改性瀝青防水卷材，再將縫處模板拆掉。

后澆帶的補(bǔ)澆時(shí)間有嚴(yán)格要求，必須要達(dá)到停滯標(biāo)準(zhǔn)。在補(bǔ)澆砼之前進(jìn)行清除是很困難的，既費(fèi)時(shí)又不易清洗徹底。如鋼筋銹蝕處理及恢復(fù)，養(yǎng)護(hù)余水等等。在澆筑時(shí)要注意的是要將素水泥漿刷在兩側(cè)，在平面充分振搗抹壓使其一次成型，然后馬上進(jìn)行覆蓋，把支架模板加固在墻豎向，澆筑要分層，振實(shí)。

控制溫度及干燥引起的變形關(guān)鍵就是養(yǎng)護(hù)。特別是超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)，加快水泥水化，降低約束應(yīng)力及內(nèi)外溫差是關(guān)鍵措施，然后要對(duì)降溫速度也進(jìn)行控制，利用砼強(qiáng)度達(dá)到建筑抗裂效果，防止裂縫的出現(xiàn)。覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)砼表面要濕潤(rùn)，高溫下禁止查處模板，砼強(qiáng)度較低時(shí)要進(jìn)行敲擊振動(dòng)。

綜上所述，只有通過(guò)專家人員的潛心研究，對(duì)材料的嚴(yán)苛掌控以及精確設(shè)計(jì)，才能保證超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。并且專業(yè)人員應(yīng)不斷總結(jié)創(chuàng)新，把握每個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不斷完善超長(zhǎng)超厚砼結(jié)構(gòu)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