超长钢筋混凝土结构施工裂缝控制

超长钢筋混凝土结构施工裂缝控制

黄峰

广东重工建设监理有限公司广东广州510000

摘要：超长钢筋混凝土结构裂缝引起的质量问题越来越引起各方面的重视，是工程界研究的一个热点。探寻、丰富并完善超长钢筋混凝土结构裂缝控制理论与方法，具有一定的学术价值和现实意义。基于此，文章结合超长钢筋混凝土结构施工工程，就其裂缝控制施工方案的设计与实施进行介绍，供参考。

关键词：超长混凝土结构；裂缝控制；施工方案

近年来，各种平面尺寸超长、超大的大型公共建筑、厂房结构、商业中心等迅速涌现，超长钢筋混凝土结构的数量越来越多。与此同时，超长结构的开裂也成为长期困扰建筑施工和设计人员的一个棘手问题。因此，在超长钢筋混凝土结构设计中，如何控制在结构物的设计年限里，不出现对结构物产生危害的裂缝是各国工程技术人员研究的方向。

1工程概况

某商业综合体东西方向长约120m，超长钢筋混凝土结构一般采用设置伸缩缝来消化结构伸缩变形，以达到对混凝土裂缝的控制。但该工程取消设置伸缩缝做法，通过温度应力分析，合理布置后浇带、膨胀加强带和使用补偿收缩混凝土及加强构造等措施实现对裂缝控制。工程主体施工完成至今已5年，项目未出现影响结构安全或使用裂缝和大面积的渗漏点，表明了该工程的混凝土超长结构设计合理和施工控制较好。

2设计措施

设计思路是“抗放兼备，以抗为主”的原则，通过温度应力分析和裂缝验算设计后召开设计专家论证会，确保设计方案的规范性、完整性、可行性，使该工程超长钢筋混凝土结构裂缝在理论上得以控制。专家组认同不设伸缩缝原则可行，建议完善：①对结构进行温度应力分析，需特别加强外围梁柱应力分析；②屋面采用双梁结构以划分板块并结合膨胀带等措施；③与刚度较大的竖向构件连结的水平构件，应加强构造措施；④膨胀带、后浇带应取合适的膨胀剂；⑤ktv、影城板及屋面部分，应采用膨胀带做法，连续浇筑等。最终结合专家意见主要采取以下两个措施。

2.1楼板的应力分析及构造加强措施

建立结构的整体模型，结构的合拢温度一般在20℃～25℃，使用阶段室外的最高气温设定为40℃，最低气温设定为5℃，因此，最大的温升温降分别为±20℃，将此温差按“节点温差”加于结构的外围结构及屋面层，所有楼板均设置为“膜单元”进行楼板应力分析。

（1）根据楼板的应力分析结果，在楼板应力超过混凝土抗拉强度标准值且不影响建筑使用的位置设置温度诱导缝，以释放温度产生的较大拉应力。屋面板因温差变化大，温度变形大等因素，设计结合专家意见对屋面板采用双梁结构的温度诱导缝和膨胀加强带等措施，以达到释放、补偿屋面温度应力，双梁构造做法如图1所示。

（2）在楼板应力较大但不超过混凝土抗拉强度标准值的位置设置混凝土膨胀加强带，通过膨胀混凝土相互间产生的“预应力”来抵消部分拉应力；同时加强该区域各构件的配筋率，即满足膨胀作用下，钢筋的拉应力与膨胀混凝土的自应力平衡。膨胀加强带宽度为2m，梁、板筋贯通不断。膨胀加强带内的混凝土应采用无收缩砼或微膨胀砼，内掺水泥原始用量12%～15%的UEA膨胀剂，掺适量聚丙稀纤维，其强度等级比原设计强度等级提高一级，做法如图2所示。

通过调整膨胀剂掺量，可使混凝土获得不同的预压应力，根据应力分析，在应力较大位置施加较大的膨胀应力，而在两侧施加较小的膨胀应力，以达到充分地补偿结构的收缩应力，控制裂缝的出现。对于现浇超长混凝土结构来说，膨胀加强带的设置使混凝土以较大膨胀应力补偿温差收缩应力。

（3）在楼板应力较小的位置结合上述温度诱导缝及膨胀加强带再设置后浇带，以释放施工阶段混凝土收缩产生的拉应力。参建各方根据应力较小的楼板位置、使用功能、现场实施条件共同确定后浇带设置的位置，并在蓝图中明确标注。为了减少混凝土硬化期间的收缩，后浇带封闭时间延长至后浇带两侧混凝土浇筑完成后60d或结构主体封顶后30d，且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。后浇带采用提高一个等级强度的微膨胀混凝土，混凝土内掺水泥原始用量10%～12%的UEA膨胀剂和适量聚丙稀纤维。

2.2其他构造加强措施

设计时注意构造配筋十分重要，它对结构抗裂影响很大。对连续式板不宜采用分离式钢筋，应采用上下两层（包括受压区）连续式配筋；对转角处的楼板（受双向约束较大）宜配上下两层放射筋，空洞处配加强筋；对混凝土梁的腰部增配构造钢筋，其直径为8mm～14mm，间距约200mm。

结合楼板应力分析和上述构造配筋要求适当加强各中间层的楼板配筋，特别加大屋面层梁板、底层梁板及各层外围竖向构件的纵筋配筋率。

2.2.1使用补偿收缩混凝土

对各层梁、板混凝土均采用无收缩砼或微膨胀砼，内掺水泥原始用量10%～12%的UEA膨胀剂和适量聚丙稀纤维。加入的混凝土纤维有阻裂效应，能延缓裂缝的产生和发展，减少细裂缝。同时，也可以控制裂缝尖端的应力集中，防止裂缝的进一步发展。加入的纤维呈现三维无规则分布，也可以消弱混凝土的塑性收缩。

2.2.2加强保温隔热措施

加强保温隔热措施，减少主体结构暴露在自然环境中，特别是加强屋面的保温隔热措施，可以有效地减少结构温度的变化。该项目屋面建筑保温隔热层采用隔热性能良好的泡沫混凝土材料，并适当加大其厚度。

3施工方案及实施

3.1施工方案编制

按规范、设计图纸要求编制超长钢筋混凝土结构施工方案，并召开超长结构施工方案专家论证会，以确保施工方案的规范性、完整性、可行性，使该工程超长钢筋混凝土结构裂缝在施工上得以控制。专家组认同不设伸缩缝原则可行，建议完善以下11个问题：

（1）应针对地下室与上部结构的不同特点，在材料选用、配合比设计及施工方法（含混凝土浇筑速度和浇筑走向）等方面采取合适的措施。施工前进行技术交底并落实到施工班组和操作工人，同时要采取措施避免混凝土浇筑过程产生冷缝。

（2）膨胀加强带、后浇带的位置应加以明确，方案中应有必要的附图。

（3）地下室属于大体积混凝土的部位，应对下列两条通过计算和采取有效措施控制温差不得超过25℃：①混凝土中心最高温度与表面温度之差；②混凝土表面温度与大气温度之差。气温大于30℃时应进一步采取相应的降低温差和减少温度应力的措施，同时应补充测温点布置图。

（4）应建立严格的混凝土养护制度，派专人养护。混凝土浇筑完毕后应加强前14d保湿养护（达到全过程淋水保湿要求）。

（5）应补充说明后浇带封闭的时间。对地下室侧墙施工完成后，应及时进行土方回填。

（6）混凝土浇筑方案应补充完善、细化。

（7）该工程地处沿海，风荷载较大且昼夜温差较大，在混凝土浇筑期间，要注意当地气候条件，应避开台风雨天。

（8）施工时值夏季高温天气，浇筑前模板充分洒水冲洗湿润，达到降温的目的。混凝土浇筑后应及时振捣（特别是加强带与非加强带交界处）。

（9）应加强对新浇混凝土表面的保护，及时清除混凝土表面泌水。

（10）应补充完善施工应急预案，特别是防抗台风和暴雨的措施。

（11）应对原材料，特别是粉煤灰掺量和质量，进行严格控制。对商品混凝土应提出混凝土初凝和终凝的时间要求，并充分考虑混凝土运输的时间。

最终方案按上述意见补充完善并报经施工单位技术负责人及监理单位总监理工程师审批后，严格按方案组织实施。

3.2原材料控制

（1）水泥采用水化热较低的品种。

（2）该工程主体结构施工期间，日平均气温超过30℃，因此要严格控制混凝土的入模温度，从而降低水化热温度峰值。采取措施降低各集料的原始温度以达到控制混凝土的入模温度。具体措施如下：①水泥须在出厂14d以上，方能使用；②对原材料石子、砂子堆放在遮阳棚内，必要时浇水冷却石子；③水池加盖，必要时加入冰块使水温降低等措施。

（3）在混凝土中掺加粉煤灰，以改善混凝土性能。粉煤灰可以降低水化热等性能，同时具有润滑、减水作用，可提高混凝土的和易性、体积稳定性、密实性、抗化学侵蚀性，亦具有减少混凝土坍落度损失等性能。

（4）掺加相应比例的UEA膨胀剂，补偿温变；掺加一定比例的泵送剂，具有减水、缓凝的作用，提高混凝土的和易性；掺加适量的聚丙稀纤维，提高混凝土的抗裂。

3.3混凝土施工

3.3.1混凝土浇筑

（1）浇筑方向

根据施工段划分、结构轮廓、后浇带、膨胀加强带留设及施工现场布置情况，合理安排混凝土浇筑面积、方量、方向及时间等。

浇筑混凝土时，膨胀加强带一侧用小膨胀混凝土浇筑至膨胀加强带时改用大膨胀混凝土浇筑，到膨胀加强带另一侧时，又改为小膨胀混凝土。

（2）浇筑措施

施工前对施工班组和操作工人进行技术交底，同时要采取措施避免混凝土浇筑过程产生冷缝。

混凝土浇筑前，应清除施工区域垃圾及对模板进行润湿，降低模板表面温度。混凝土浇筑时，混凝土流入、撒入膨胀加强带内，将影响膨胀带的设计效果，因而应该加强对膨胀带附近的混凝土浇筑严格把控，防止混凝土进入膨胀带内。对混凝土散落在尚未浇筑的部位，应及时清理，避免形成潜在的冷缝或薄弱点。严禁将拆管倒出的混凝土及润管浆浇筑在主体结构内，应及时将其吊出作业面。

3.3.2混凝土振捣

遵循“同时浇捣、分层推进、一次到顶、循序渐进”的施工工艺。同时采用二次振捣技术，即当混凝土即将凝结时，进行再次振捣，能有效地提高混凝土的密实度，使混凝土的强度、抗渗性能提高，且减少混凝土的微裂缝。在二次振捣后终凝前，用磨光机进行抹压，有效地防止混凝土表面裂缝出现。

膨胀加强带附近混凝土的振捣，应注意振动棒插捣点与密目快易收口网的距离不小于300mm，且不得过振，只有保证密目快易收口网的完整，才能确保混凝土不进入膨胀加强带。膨胀带混凝土浇筑，振动棒插捣点可靠近密目快易收口网，但不得碰撞。

针对超长结构板面较粗钢筋处，容易出现的早期塑性裂缝和混凝土沉降裂缝，应加强对混凝土下料的控制和二次振捣予以消除裂缝，可以有效地避免混凝土的缺陷导致应力集中，达到温度收缩裂缝的防治效果。

3.3.3养护及环境

设立专职管理和养护人员，建立严格的混凝土养护人员责任制、管理人员巡查制度，并定期对管理和养护人员进行培训，以提高养护意识。膨胀混凝土养护时间应为28d，并确保养护期间混凝土始终处于湿润状态，因膨胀混凝土只有在充分湿养条件下才能发挥最佳的膨胀效能。

3.3.4混凝土浇筑应急预案

根据工期安排，及时了解天气状况，避免在恶劣天气施工，并做好突降大雨的防范措施。

现场配备5台以上能正常运行的150kW柴油发电机，确保不因临时停电导致混凝土浇筑停止，保证混凝土浇筑的连续性。

确定5家商品混凝土供应站，确保不会因供应站故障而出现混凝土供应终止，造成混凝土浇筑停止。

4结论

总之，裂缝在超长钢筋混凝土结构中较常见且日趋增多，由于该裂缝的危害性及规范的局限性，设计人员及施工人员均应予以足够重视。但超长钢筋混凝土结构裂缝问题是十分复杂的，它涉及岩土、结构、材料、施工、环境等多专业与学科。为了有效地控制裂缝，技术人员必须认真研究，充分结合建筑的使用功能和环境状况，设计合理的施工方案采取技术措施。本工程主体完成至今已5年，结构未出现影响结构安全或使用的裂缝或大面积的渗漏点，表明上述措施对超长结构的裂缝控制有较好的效果，对类似工程有一定的参考意义。

参考文献

[1]谭铫.超长钢筋混凝土结构无缝设计研究[D].西北农林科技大学,2015.

[2]冯宏东.设计角度出发的超长钢筋混凝土结构裂缝控制措施探究[J].科技视界,2014(30):102-102.