超長混凝土剪力墻裂縫控制施工技術

衛蔣

（山西一建集團有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

隨著建筑結構的不斷大型化，超長混凝土墻體的裂縫控制問題成了不得不攻克的技術難題。近幾十年來，國內外的專家學者在這方面進行大量的理論探討和實踐工作。有關技術手段已從最開始的留設永久伸縮縫逐步發展形成了設置后澆帶、誘導帶、加強帶等一系列無縫施工工藝，不僅有效的控制了超長混凝土墻體的開裂，而且解決了因伸縮縫導致的建筑外墻觀感問題[1-8]。

1 傳統裂縫控制技術

1.1 設置永久伸縮縫

由于混凝土自身材料的特性，在其硬化過程中因體積收縮導致混凝土材料內部產生拉應力，限于結構體邊界的條件約束，內部產生的拉應力無法得到有效的釋放，當拉應力大于混凝土材料自身的抗拉強度時，于是導致結構體裂縫的產生。這一現象在超長混凝土墻體的建造過程中表現的格外突出；另一方面，對于超長混凝土墻體，在混凝土硬化過程中將產生大量的水化熱，從而導致墻體內外產生巨大的溫差，滋生的溫度應力誘導墻體開裂。

為解決上述混凝土收縮和溫度應力導致的墻體開裂問題，對于超長混凝土墻體的施工常采用分段澆筑的方式，不同段之間留設一定規格的縫隙（伸縮縫），伸縮縫使混凝土收縮產生的應力能得到有效的釋放；同時，分段澆筑減少了混凝土的一次性澆筑量，降低了水化熱的積聚，有效抑制了溫度應力的產生。伸縮縫的規格應滿足《混凝土結構設計規范（GB 50010—2010）》（2015 年版）的要求。

1.2 設置后澆帶

隨著裂縫控制技術的深入研究，無縫控制技術受到越來越多的推崇，后澆帶的施工工藝不僅吸收了伸縮縫的技術特點，而且解決了建筑外觀的美化問題。根據《混凝土結構設計規范》的要求，對超長墻體進行分段澆筑，段與段之間按相關規定留設后澆帶，當先行澆筑的混凝土墻體收縮變形過程基本結束，拉應力得到有效的釋放后，再對留設的后澆帶進行澆筑封閉，從而形成完整的墻體外觀。地下室外墻的后澆帶設計大樣如圖1 所示。

圖1 地下室外墻后澆帶設計大樣

1.3 設置誘導縫

由于鋼筋混凝土墻體的結構特性，在建造使用過程中出現裂縫是難以避免的，雖然在絕大多數工程實踐中都采取了后澆帶、加強帶等有效的裂縫控制技術，但這些技術的理論應用條件與實際的工程環境往往存在較大的偏差，對于裂縫的控制并不能達到理想中的狀態。介于此，本著遵循鋼筋混凝土墻體開裂的自然特性，在超長墻體的施工過程中按設計規定每隔一定距離人為的設置外墻薄弱帶（薄弱帶的設置不影響墻體的結構，且每處薄弱帶均有防水措施），當墻體產生收縮變形時，則誘導薄弱帶處的墻體開裂，從而有效釋放應力。誘導縫的設置可以預測墻體的開裂位置，從而保護結構體的關鍵部位，同時，能夠有針對性地進行防水等措施的布置。

1.4 設置膨脹加強帶

著名裂縫控制專家王鐵夢從原理上將控制技術分為兩大類：“放”與“抗”。伸縮縫、后澆帶、誘導縫等均屬于裂縫控制原理中的“放”，即通過技術手段將混凝土結構因收縮變形、內外溫差等原因產生的應力釋放，從而控制破壞性裂縫的產生。而從“抗”的角度進行裂縫控制，則是在混凝土結構的內部施加一定程度的預壓應力，以此抵消混凝土因收縮變形、內外溫差等原因產生的應力集中，從而實現結構體內部的應力平衡，達到裂縫控制的目的。“設置膨脹加強帶”即利用上述“抗”的原理，根據相關設計要求在超長混凝土墻的適當位置使用摻加了膨脹劑的混凝土澆筑一條加強帶，以此作為“抗”的源頭來控制裂縫的產生。

1.5 設“離散型水平暗梁”

根據“抗”的調控原理，浙江省二建建設集團有限公司的毛建光、葛主強[5]等在工程實踐中提出了一種在超長墻體中埋設“離散型水平暗梁”的施工方法，此種施工方法是利用墻體中間斷分布的水平短梁產生的預壓力來平衡混凝土結構體內部的應力分布狀態，從而預防裂縫的產生。

1.6 跳倉法施工

跳倉法施工充分運用了“放”和“抗”的原理，兼采兩者之長，“以抗為主，先放后抗”。在超長墻體的施工過程中，依設計要求將結構體合理的劃分為若干塊段，依次進行編號，先澆筑奇數塊段，間隔一段時間后再澆筑偶數塊，進行封倉施工。在奇數塊澆筑后的初凝階段，混凝土的抗拉強度非常低，將產生大量的變形，利用隔倉的空間使其變形得到充分釋放，即“抗、放”原理中的“先放”；待奇數塊的混凝土收縮變形進行到一定程度后，再進行偶數塊的封倉澆筑，此時奇數塊混凝土的抗拉強度已經有所增長，充分利用混凝土的約束減小應變，即“抗、放”原理中的“后抗”。

2 PVC 管、加強帶聯合控制技術

通過總結分析已有的裂縫控制技術及原理，并結合現場技術人員多年的工程經驗，針對水工池體超長混凝土墻體的施工，提出一種無縫施工、整體澆筑成型的施工工藝。該工藝不僅施工組織簡單、工期短、成本造價低廉，而且有效預防了超長混凝土墻體裂縫的產生，整體澆筑成型的工藝同時也使墻體具有較高的防滲漏性。

2.1 施工組織

關于PVC 管的埋設：按設計規范綁扎完墻體的鋼筋框架后，在墻體鋼筋中間每間隔3m 的位置插入管徑20mm、與墻體等高的PVC 管，通過鋼絲將PVC 管與鋼筋框架進行綁扎固定。對于墻體連接處的弧形部位，則在弧形兩端內測埋入同樣規格的PVC 管。關于膨脹加強帶的布置：按照設計要求，在墻體的合適位置處設置膨脹加強帶。膨脹加強帶設置寬2m，加強帶比兩側混凝土提高一個等級澆筑（先澆筑膨脹加強帶的位置，再澆筑其余位置），因此兩側用鋼絲網隔離。加強帶兩側設置一層孔徑5mm×5mm 的鋼絲網，并200～300mm 設一根豎向φ16 鋼筋予以加固，其上下均應留出不小于25mm 混凝土保護層，鋼絲與鋼絲網、上下水平鋼筋及堅向加固盤必須綁扎或焊接牢固，不得松動，以免澆筑混凝土時被沖開，引起兩種混凝土混合，影響加強帶的效果。

2.2 技術原理

在設置膨脹加強帶的超長混凝土墻體中埋設小口徑PVC管，使“抗”與“放”的裂縫控制原理得到充分有效的應用。膨脹加強帶的設置為“抗”，加強帶中摻入一種新型的混凝土膨脹外加劑，該外加劑主要成分是無機鋁酸鹽和硫酸鹽，水化后能生成膨脹結晶體——水化硫鋁酸鈣，這種產物能填充在混凝土中的毛細孔、縫，增加混凝土的密實度，提高抗滲性能，并在混凝土內部產生一定量的預應力，它能抵消或部分抵消混凝土干縮、蠕變等引起的拉應力，從而提高混凝土的抗裂性。澆筑混凝土前期，水泥水化熱升溫膨脹后，在降溫過程中產生拉應力，到達膨脹加強帶部位時，由于加強帶部位儲存較大的自由應力對其進行補償，使其應力降低，保證混凝土不開裂。小口徑PVC 管的埋設為“放”，在實際工程應用中很難精確地計算膨脹加強帶混凝土的用量，也就導致膨脹加強帶混凝土在后期膨脹時產生的預應力難以估測，若預應力大于普通混凝土收縮產生的拉應力，則混凝土結構內部容易產生擠壓變形，埋設的PVC 管恰好能夠吸收多出的預壓應力。并且在超長混凝土結構的后期使用中，遇到季節性的溫降產生溫差應力時，PVC 管會釋放前期吸收的預壓應力，以此抵消溫差應力，使結構體內部達到應力平衡的狀態。

3 結語

超長混凝土結構墻體存在的裂縫控制問題長久以來都是學術界研究的熱點，亦是工程界長期存在的施工痛點，通過總結前人的研究成果，對伸縮縫、后澆帶、誘導縫、加強帶、水平暗梁、跳倉法等裂縫控制技術進行梳理歸納。在此基礎上，結合現場技術人員常年的施工經驗，提出一種PVC 管和膨脹加強帶聯合使用的裂縫控制技術，為超長混凝土墻體的施工提供新的思路。