研究混凝土构筑物不同开裂形式与防治策略

　　1 工程概况
　　
　　该工程建筑面积 41667.2m2,高度 44.8m,地面以上十一层，采用钢筋混凝土框架 - 抗震墙结构，梁板平面最大边缘尺寸为154.7m×37.4m,梭形办公楼部分最大尺寸为 141.45m,后办公楼最长为 128m,为超长钢筋混凝土结构。

　　2 裂缝的成因与对策
　　
　　混凝土构筑物开裂是一种普遍现象，它是长期困扰建筑工程技术人员的世界性难题。近代科学关于混凝土的宏观、微观的研究和工程实践都说明：混凝土开裂是绝对的，不裂是相对的。虽然开裂难以完全避免，但它却是能够控制的，采取一些技术措施完全可以将裂缝的危害控制在一定范围。混凝土结构开裂的原因很多，但归纳起来有两类：变形引起的裂缝和受力（荷载）引起的裂缝。变形裂缝其实也是应力导致开裂，起因是结构首先要求变形，当变形得不到满足才引起应力，应力超过混凝土强度才会开裂。据国内外的调查资料，建筑工程中混凝土的开裂，由变形变化（温度、收缩、不均匀沉降等） 引起的开裂约占总数的 80% 以上，由荷载引起的裂缝不足20%.在变形引起的开裂中，最主要的因素是温度的变化（如环境气温变化、水泥水化热、太阳辐射等）、混凝土收缩（自身收缩、失水干燥干缩、碳化收缩、塑性收缩等）和地基变形（如膨胀地基、湿陷地基、地基差异沉降等）。由此可见，本工程主要应解决变形性、重点是伸缩性的开裂。在变形中最重要是解决收缩问题。因为混凝土是一种脆性材料，拉压强度比很低，即抗压强度较高，而抗拉强度很低，在受到钢筋或邻位结构限制的情况下，混凝土膨胀时内部受压，不易开裂，而在收缩时内部受位，很容易开裂。本工程为超长钢筋混凝土结构，梁板最大边缘尺寸为 154.7m,不设伸缩缝，且结构形式复杂，梁板处于地上，由于气候（温度、湿度）变化，混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大，如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂，将成为施工技术的关键。根据本工程的特点，针对开裂不同的成因采取相应的技术措施：

　　2.1 混凝土收缩
　　
　　混凝土收缩包括混凝土自身随龄期的收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等，针对于此。（1）采用补偿收缩混凝土技术，即在普通混凝土中掺加一定比例的膨胀剂。膨胀剂在水化过程中产生适度膨胀，在钢筋及邻位的约束下，在混凝土中建立一定的预压应力，这一应力可部分抵消混凝土在收缩时产生的拉应力，从而防止或减少混凝土构件的开裂。（2）设置一定数量的膨胀加强带、后浇带、膨胀加强带与主体结构同时浇筑，后浇带在主体结构封顶、且主体结构浇筑完毕 42 天之后浇筑。（3）从材料角度入手，严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，选用低收缩原材料，如 C3A 较高的水泥、较低含泥量的砂石以及合理的砂石级配、高减水的外加剂，降低用水量和水泥用量，配制出自身收缩较小的混凝土。（4）梁、板裂缝的主要原因是混凝土收缩，因此对这些部位重点做好保温、保湿养护，降低失水干缩，具体措施：麻袋片覆盖并浇水养护，避免混凝土过早失水造成干缩开裂。（5）混凝土的塑性收缩发生在早期，在终凝前其表面用木抹子和铁抹刀搓压，防止或减少龟裂现象的产生。

　　2.2 环境温度变化
　　
　　（1）在超长梁板混凝土浇筑后，外围采用临时或永久遮盖措施，表面覆盖保温，降低热胀冷缩，减少温度裂缝的产生。（2）外露的主体结构在施工阶段暴露在空气中的最大长度满足规范的要求。（3）屋顶设置保温隔热层。屋面层钢筋混凝土结构适当提高配筋率，细而密的钢筋配置有利于抵抗温度应力并防止开裂。

　　2.3 水泥水化热
　　
　　本工程首层梁板施工正直盛夏，再加上水泥水化热引起的温升，混凝土内部温度将会很高。这样梁板结构固化后随着环境气温降低，将会产生极大的降温收缩，极易产生裂缝。

　　结合本工程特点，采取以下技术措施：（1） 水泥水化热造成温升，这样固化后的混凝土降温过程中会产生较大的冷缩和温差拉应力，而混凝土抗拉强度低、变形能力小，很容易开裂。在混凝土中掺入膨胀剂，使其产生适度的膨胀，用以抵消混凝土结构的部分冷缩，从而可以减轻或避免温差裂缝的出现。（2）在混凝土中掺入适量的缓减水剂，目的是为了延迟水泥水化热的释放速度，同时热峰也会有所降低；而且此类减水剂还可提高混凝土的流动性，有利于运输和泵送；同时能够避免连续浇筑混凝土过程中的冷接缝问题，降低渗漏隐患；另一方面，减水作用可以节约水泥用量，从而降低造价，且水泥用量越少，水化热就越低，温差裂缝就越少。（3）掺入粉煤灰或矿渣等活性混合材，取代部分水泥，可以降低水泥水化的发热量，减少温度应力，减轻裂渗的出现。

　　2.4 不均匀沉降
　　
　　地基变形诸如膨胀地基、湿陷地基、地基差异沉降等通过打桩加以解决。

　　2.5 荷载引起的开裂
　　
　　通过结构力学计算，采用适宜的配筋措施和混凝土标号来解决。

　　2.6 后浇带、膨胀加强带的设置：本工程自首层至屋顶设置两条后浇带，宽度 1000mm.从平面结构图来看，后浇带将结构分为 3段，中段长度达 58.8m,两侧每段长度 47.95m.在施工期间，对于每段楼板，由于干缩和冷缩，造成楼板内部产生拉应力，其内应力沿楼板长度方向的分布是不均匀的，端部（即靠近后浇带的部位）内应力最小，位移量最大；越靠近楼板中部收缩拉应力越小，收缩拉应力最大的是变形不动点处的楼板，对于对称结构，该点位于楼板的中部。

　　据此，膨胀加强带的设置如下：中段（2- 6 和 2- 18 之间）58.8m,膨胀加强带中心线位于 2- 12 轴跨中 1/3 处，其宽度 2~3 米，带两侧架设密孔铁丝网，目的是为防止两侧混凝土流入加强带。施工时，带外侧用小膨胀混凝土（外侧掺 ZY 膨胀剂 8- 10%），浇筑到加强带时改用大膨胀混凝土（“加强带”内掺 10- 12%），到加强带另一侧时，又改为小膨胀混凝土浇筑。一些特殊部位按后浇膨胀加强带处理，如：

　　前后楼连廊、2- 1 轴左侧、2- 23 轴右侧等一些变截面部位、这些部位待两侧混凝土结构浇筑完毕 7 天以后用大膨胀混凝土回填，终凝后加强带保湿保温（盖麻袋浇水）养护 14 天以上。

　　结束语
　　
　　该工程主体结顶后，由建设、设计、施工、监理、质检、建材院等有关单位对该工程共同进行了验收，未发现任何有害裂缝。说明采用 ZY混凝土超长结构无缝施工新技术应用是成功的。它取消了永久伸缩和双墙双柱结构，保证了结构的整体性，增加了有效空间，使大楼更加美观大方、宏伟壮观，大大简化了施工工艺，缩短了工期，保证了工程质量，结构不裂不渗，达到了预期目标，受到工程各方的一致好评。

　　参考文献
　　
　　[1]钱元江。试论建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].中国城市经济，2011,26.
　　[2]张红星，修恩勇。建筑结构设计及施工中如何控制房屋裂缝的产生[J].黑龙江科技息，2009,16.