混凝土超长结构裂缝原因及预防措施

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1、混凝土超长结构裂缝原因及预防措施　　(内蒙古中铁轨道交通设计咨询有限公司，内蒙古呼和浩特010011) 　　摘要：文章首先分析产生混凝土裂缝的原因，然后针对这些原因介绍了在设计过程中应采取的相应设计方法和在施工中应采取的合理措施。 关键词：混凝土；裂缝；措施；方法 　　中图分类号：U416.04文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)03—0080—02 1混凝土超长结构 　　混凝土超长结构是指结构单元长度超出《混凝土结构设计规范》9.1.1条所规定的混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。结构设置伸缩是基于控制由于混凝土的干燥收缩和热胀冷缩而引起的变形，超长混凝土结构必

2、须考虑在施工期间和建成使用如何控制减少裂缝。 2混凝土产生裂缝的原因 　　混凝土中产生裂缝有多种原因，包括湿度的变化和混凝土的收缩，混凝土的脆性和材料的不均匀性，原材料不合格，模板变形，基础不均匀沉降等。其中湿度的变化和混凝土的收缩是引起裂缝的主要原因。 2.1温度应力 　　施工期间自浇筑混凝土开始放热至混凝土完全冷却以后的时期，混凝土中的水泥放出大量的水化热，同时混凝土弹性模量发生显著的变化，这个时期形成了弹性模量变化残余应力和混凝土的冷却所引起残余应力。 　　温度变化对结构产生作用，当结构或构件变形约束不能自由变形时将引起应力。如：框架变形受到地基基础的约束，框架梁的变形受到框

3、架柱的约束，楼板的变形受到墙、梁的约束；这类外约束引起的力为外约束应力；结构构件非均匀受热，如混凝土背却时表面的湿度低，内部湿度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力，这类由于结构本身互相约束而出现的温度应力为内约束应力。 2.2混凝土的收缩 　　塑性收缩是新拌混凝土失水引起的收缩，它的失水是由表面脱水而引起。当收缩力大于基体的抗拉强度时，就会使表面产生开裂。混凝土日早期塑性收缩最大速率发生在浇筑后1～4h，此后收缩平缓。因此在收缩速度较大的时期特别要采取保护措施以避免混凝土开裂。化学减缩主要是无水熟料与水起化学反应，使固相体积逐渐增加，而水泥中的水体系的总体积逐渐减少的缘故。干燥收缩

4、的主要原因是水分在混凝土硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的，由于集料的干燥收缩很小，因此混凝土的干燥收缩主要是水泥石干燥收缩造成的。碳化收缩是大气中的CO2在存在水的条件下与水泥水化产物作用生成CaCO3、硅胶、铝胶和游离水而引起的收缩，产生收缩的原因在于这些游水的蒸发。碳化作用必定产生游离水，这些游离水蒸发时产生毛细管张力，从而导致浆体收缩。碳化收缩均发生在混凝土土表面，对收缩影响最的是相对湿度。 　　如上所述，温度应力往往和混凝土的干所引起的应办共同作用；想要根据已知的湿度准确分析出温度应力的分布、大小，这一过程比较复杂。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。然而随着我国建设事

5、业的发展，建筑物使用功能的需要，超长结构的建筑物越来越多，超长结构在设计施工过程中必须采取有效的措施控制裂缝。 3预防裂缝的方法与措施 3.1设计方面 　　对超长结构设计时要因地制宜，区别对待。对不同地区的环境温度、施工条件，建筑物的不同使用性质、平面布置、立面体形等，应有不同的处理措施。 3.1采用低标号混凝土 　　混凝土土的强度等级高，水泥用量多，混凝土硬化过程中水化热高，收缩大，容易造成裂缝。设计过程中，在满足承载力和变形的条件下，优先采用较低标号的混凝土，宜在C30～C35的范围，这一方法在基础和楼板上能较好的实现。 3.2设置施工后浇带 　　利用设置“施工后浇带”

6、，在施工中采用施工后浇带可有效地减少温度收缩应力，然后再浇灌施工后交带使结构成整体。只要使浇灌后浇带前及浇灌后浇带后，结构混凝土因温差和收缩应力叠加值小于混凝土抗拉强度，就不会产生裂缝。 3.3采用膨胀混凝土 　　采用掺膨胀剂配制的补偿收缩混凝土，利用膨胀剂的收缩功能解决混凝土收缩开裂。当温差变形αT≤εp时，结构就不会开裂。综合温差T＝T1＋T2，要求T1≤25℃；T2为混凝土收缩当量温差，T2=εY/α，εY为混凝土收缩值，普通混凝土限制收缩率为εY＝X10－4，即T2＝20－30℃，普通混凝土1～15d早期的极限拉伸εp＝X10－4，所以容易出现裂缝。采用膨胀混凝土能产生膨胀

7、效应，在10～15d的膨胀率ε2＝X10－4，不但可补偿混凝土的收缩，而且能够混凝土的温差，可补偿温差10℃。在膨胀率ε2＝X10－4，配筋率ρ＝0.2%～0.8%时，可在结构中产生0.2～0.7Mpa预压应力，该预压应力可以补偿混凝土在硬化过程中产生的温差和干缩拉应力，从而预防了混凝土的开裂。 3.4增大配筋率 　　普通楼板宜增加分布钢筋配筋率；底层和顶层楼板由于温度影响较大应该考虑温度受力筋，配筋率更应加大。混凝土墙体由于养