试论超长混凝土结构裂缝控制

摘要：昆明新机场航站区停车楼工程，总建筑面积16.7413万m2, 东西方向长约550m，南北方向宽约195m；地下两层，局部地下三层，为立体车库、商业用房、轻轨车站等；平面和立面造型优美、结构复杂，全清水混凝土框架剪力墙结构，涉及多项新技术的综合应用。本文结合工程实际，就超长混凝土结构在设计与施工方面，对裂缝控制技术进行了阐述，总结了多项有效而实用的超长混凝土裂缝控制措施。

关键词：超长混凝土结构、设计措施、施工措施、抗放结合、以抗为主、裂缝控制、清水混凝土、预应力、纤维偿收缩混凝土、原材料、浇筑、养护

中图分类号： TV331 文献标识码： A

1、前言

1.1由于混凝土抗压强度较高而抗拉强度很低（约为其抗压强度的1/10），当结构受力或温度、湿度发生变化时将导致混凝土产生拉应力，从而极易产生裂缝。

1.2 随着建筑向大型化和多功能化方向发展，超长、超大和大柱网建筑结构不断涌现，随之带来了混凝土强度等级的提高、清水混凝土、泵送混凝土等施工工艺的广泛应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。

1.3 当裂缝宽度比较大的时候，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，必须在设计和施工方面同时采取有效的控制措施予以解决。

2、工程概况

2.1昆明新机场航站区停车楼工程，总建筑面积16.7413万m2,地下两层，局部地下三层，为立体车库、商业用房、轻轨车站等；

2.2 停车楼平面和立面造型优美、结构复杂、东西方向长约550m，南北方向宽约195m；

2.3 停车楼结构为全清水混凝土框架剪力墙结构，主要轴网尺寸9m×18m、层高4.70m、7.65m；

2.4梁板混凝土强度C40，框架梁截面尺寸1.5m×1.7m、1.4m×1.45m、1.3m×0.95m等，楼板厚度220mm、250mm；

2.5本工程使用荷载较大（最大35KN/m2）、结构构件跨度大、截面尺寸大、综合应用了清水混凝土、预应力、纤维混凝土、后浇带、加强带等多项技术，混凝土超长和裂缝控制是本工程施工的重点和难点。

3、超长混凝土结构裂缝控制应采取的设计措施

3.1设置后浇带。

地下室部分（含地下室顶板）的后浇带在混凝土浇筑1个半月在浇筑混凝土，达到设计强度后预应力开始张拉。

3.2采用补偿收缩混凝土技术。

在EA01轴处设置了2m宽膨胀加强带，同时在超长结构混凝土中掺加一定比例的微膨胀剂（HA-P），微膨胀混凝土在水化过程中产生适量膨胀，在钢筋和临位限制下，在钢筋混凝土中建立起一定的预应力（0.2～0.7MPa的预压应力），这一应力能大致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裂缝产生，超长结构混凝土内掺8.6%。

3.3纤维混凝土技术。

在混凝土中掺加以聚丙烯为原料的短纤维1.0kg/m3，可以有效地控制混凝土塑性收缩，改善混凝土的抗渗性能，提高抗冲击及抗震能力。

3.4诱导缝应用技术。

在大面积、超长基础底板及混凝土墙上合理设置控制缝，现浇钢筋混凝土女儿墙伸缩缝的间距不大于12m，诱导裂缝位置，控制裂缝的开展，合理释放应力。

3.5高效预应力技术。

考虑到预应力在混凝土楼板中可以起到约束楼板和水平构件温度变形的作用，在B3、B2层东西向长度大于100m的梁和板内布置预应力筋。

3.6填充墙分缝处理。

采用经过分缝处理后的填充墙体与主体结构相联，保证主体大部分结构构件受温度变化的影响降到最低，从而使结构的温差变形最小，减少温度裂缝的产生。

3.7结构屋顶增加的保温隔热措施。

停车楼屋设计为水景屋面和种植屋面，有效解决屋顶保温隔热问题，同时成为了楼前景观的的重要组成部分。

3.8尽量避免广义的结构断面突变（构件断面、构件线刚度、结构层刚度等）产生的应力集中。

严格控制应力集中裂缝，在孔洞和变截面的转角部位，由于温度收缩作用，会引起应力集中，导致裂缝产生，经采取有效的构造措施，如在转角、圆孔边坐构造筋加强，转角处增配斜向钢筋网片，梁上开洞处均设置10mm厚钢套管，在孔洞边界设护边角钢等措施。

4、超长混凝土结构裂缝控制应采取的施工措施

在本工程施工中，对超长混凝土结构裂缝产生的原因、位置、开展情况、损害、控制措施等的施工进行了专项分析与研究后，采取了以下施工控制措施：

4.1合理施工方法是防止和减少结构裂缝的关键因素，由于本工程面积大、结构超长较多，通过专项分析与研究，结合类似工程经验，在钢筋、预应力、混凝土等各专项方案中对超长混凝土结构施工进行了施工措施、要求的细化，从方案上明确原材料、设备投入、技术措施、组织管理措施，指导施工生产；

4.2超长大体积混凝土采用混凝土60天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据，严格控制混凝土的强度值，施工完成后的混凝土强度宜不大于设计强度的1.2倍；

4.3按下列规定，科学的选用材料及配合比：

（1）混凝土配合比通过计算和试配确定，对泵送混凝土还需通过试泵送确定；

（2）混凝土配合比设计方法应按国家现行的规范和规程的有关规定；

（3）混凝土强度应符合国家现行的规范和规程的有关规定；

（4）在确定混凝土配合比时，根据混凝土的绝热升温值、温度计裂缝控制的要求，提出必要的砂、石料和用水的降温，入模温度控制的技术措施。

4.4水泥的选择及其质量应符合下列规定：

（1）配制混凝土所用水泥应符合现行的国家标准；

（2）为降低混凝土水化热，采用双掺技术降低水泥用量配制超长结构混凝土；

（3）配制大体积混凝土所用水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行的国家标准进行，配制大体积混凝土所用水泥7天的水化热不大于250KJ/kg。

4.5混凝土所用骨料的选择及其质量应符合下列规定：

（1）配制混凝土所用粗骨料就地取材，其质量除符合现行的国家标准的规定，含泥量控制在1%以内；配制大体积混凝土粗骨料的连续级配宜为5～40mm，非配制大体积混凝土的粗骨料连续级配宜为5～25mm；

（2）细骨料采用天然东川河砂，其质量除符合现行的国家标准的规定，其含泥量宜控制在1%～5%，并很好地实现生态灾难的废物利用。

4.6混凝土中掺加的外加剂及混合料应符合下列规定：

（1）在混凝土中掺加的外加剂及混合料的品种和掺量，应通过实验确定；

（2）所用混凝土外加剂的质量应符合现行的国家标准的有关规定；

（3）混凝土减水剂应采用高效减水剂，有效降低水的用量，其掺量应根据实验确定；

（4）混凝土掺加矿渣，其掺量宜为15%~30%，其用量混凝土配合比确定，矿渣的质量符合现行的国家标准的有关规定；

4.7超长混凝土浇筑措施。

（1）采取有效措施严格控制出机温度和浇筑温度，减少混凝土总升温，减少混凝土内外温差；

（2）混凝土的坍落度应严格控制，坍落度为140±20mm；

（3）混凝土浇筑时应采取多次收光、找平、抹压等有效措施排除泌水；

（4）混凝土振捣技术对混凝土密实度很重要，选择和控制合理的振捣时间，并采用了二次振捣技术，保证混凝土浇筑振捣密实度；

（5）为充分了解混凝土水化热的高低，通过实验进行水化热测定，为养护和保温措施提供有效的依据；

（6）施工过程中提供连续作业的机械设备，预备柴油发电机等所需施工保障设备，保证混凝土施工的连续作业。

（7）根据混凝土浇注部位的平面尺寸、浇注量、混凝土供应水平，制定合理的混凝土浇注顺序，不产生施工冷缝。

图4-1局部混凝土浇筑示意

4.8超长混凝土的养护措施

（1）根据混凝土施工时的天气条件，有选择地选用保湿养护和保温保湿养护措施，控制混凝土表面的迅速失水和受冻。采取有效的保温措施，减小混凝土内外温差，混凝土中心和外表面的最大温差严格控制在25℃以内，；

（2）为减小混凝土的收缩，施工单位应有混凝土保湿养护的具体措施，拆模后使混凝土的周围环境相对湿度达到80%以上；

（3）混凝土拆模应根据工程的具体情况确定，但混凝土的拆模强度应满足施工规范要求，应尽可能的多养护一段时间，养护时间暂定为两个月。

4.9保护层控制措施

采取有效措施控制钢筋保护层厚度，施工中100%采用定制塑料保护层、卡，准确控制了保护层厚度。

5 结语

5.1超长混凝土结构在采取有效设计措施和施工措施条件下，裂缝能够得到有效控制。

5.2通过昆明新机场停车楼工程的实践，总结了一套行之有效的超长混凝土结构裂缝控制技术，为类似工程的施工提供了相应经验。

5.3已施工完成的停车楼超长结构，目前均未发现裂缝，经雨季检验，屋面未出现渗水现象，混凝土表面裂缝等得到了有效控制，说明所采取的措施是有效的。

参考文献：

1 李辉;钢筋混凝土梁式结构裂缝特征、机理与控制[J];四川建筑科学研究;2004年01期

2 赵海东,赵鸣,沈水明;超长钢筋混凝土结构的温度响应[J];四川建筑科学研究;2000年04期

3 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2010版）