整理rA减轻混凝土结构温度收缩裂缝的防止措施.docx

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整理rA减轻混凝土结构温度收缩裂缝的防止措施

和减轻混凝土结构温度收缩裂缝的防止措施

建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍。

虽然非结构性裂缝不致影响构件承载力和结构安全性，但却会影响结构的耐久性和整体性。

根据具体工程设计实践和经验，从注重结构概念设计的角度出发，分析了温度收缩裂缝的基本特点、成因，介绍了对超长混凝土结构如何有效设置后浇带及施工经验，以及其他一些控制和抵抗温度收缩应力的具体设计措施。

   建筑工程中，混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按成因基本可归结为由外荷载和变形引起的两大类裂缝。

其中由混凝土收缩和温度变形共同引起的温度收缩裂缝则是实际工程中最常见的裂缝。

随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，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。

虽然这类裂缝一般不致影响构件承载力和结构安全，但可能引起渗漏、影响结构的耐久性和整体性。

另外由于我国幅员辽阔，不同地区气候环境、温湿度差异很大，现行规范对防止和减轻温度收缩裂缝的设计措施制定的较为原则和局限。

因此不少设计人员不太认真考虑抗裂的构造措施。

这样一旦出现裂缝不仅影响工程质量，同时在住房商品化、质量纠纷日趋增多的今天也不利于保护自己。

   基于上述原因，笔者感到有必要结合某些地区温差大、气候干燥的区域特点，根据多年的工程设计实践和体会，对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施提出一些看法。

1 温度收缩裂缝的基本特点

（1）该裂缝由收缩和温度变形共同产生，随环境湿度和温度而变化，随时间而发展。

（2）根据具体工程裂缝出现的时间、发展与变化、以及分布、形状、尺寸等特征,一般可分为以收缩变形为主或以温度变形为主。

实际工程中较常见的是以收缩变形为主的温度收缩裂缝，一般发生在混凝土浇筑后一年内。

   （3）主要影响的部位及构件是底层和顶部数层梁板构件以及基础梁、挑檐、栏板等外露构件。

   （4）梁板裂缝呈现不同分布和特征，梁缝一般垂直于纵向，分布在两侧面，两头细、中间宽、枣核形。

单向板缝等间距平行于短边。

双向板缝较重于单向板缝，两个方向板缝纵横交错，缝多为贯通，板面缝一般宽于板底缝。

2 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计措施

   我国混凝土设计规范采用留伸缩缝的方法，是对温度、收缩应力的释放，具有简便易行的优点，但现代的超大型建筑物往往不易做到。

一方面，按使用功能和外立面美观要求，希望不设贯通伸缩缝，因为设缝会出现双梁、双柱、双墙，使平面布局受局限。

另一方面，设置伸缩缝人为地将结构分割成几部分，也削弱了结构的整体性。

在抗震设防地区，伸缩缝还要满足抗震缝的要求，增加了地震时建筑物各块相互碰撞的危险，使整体抗震能力下降，弊大于利。

   结构温度、收缩应力是由于结构变形受约束而产生的。

在理论上只要材料的强度大于等于最大约束应力，则任意长度结构不设伸缩缝亦不开裂；但混凝土材料的抗拉强度很低，韧性差，以及在结硬过程中产生收缩。

理论和实践均证明，若设计、施工中不采取措施，难以满足混凝土规范对结构裂缝的要求。

故应采取以下综合措施。

2.1 设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的措施

2.1.1 有效设置后浇带

   后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法，它利用了混凝土早期收缩量大的特性，其设计思路是“以放为主”。

高规虽然对后浇带的间距、宽度、钢筋处理、浇筑时间有较明确要求，但是结合多年来对几个较大型超长工程的设计实践，深感对后浇带的做法必须予以重视。

如设计施工处理不好，不仅起不到预期的效果，还会留下结构隐患。

因此就后浇带的具体做法提出以下建议和看法。

（1）间距。

建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般控制在30m左右。

（2）位置。

①小跨梁开间或受力较小的部位，一般可在梁跨1/3处。

②平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。

③视具体情况可沿平面曲折通过。

   （3）宽度。

建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求。

可允许大于1000mm。

   （4）钢筋。

建议：

板钢筋断开，梁上部钢筋、腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。

梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。

这样既可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难。

   （5）浇筑时间。

宜在2个月后，且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。

   （6）后浇混凝土。

采用无收缩或微膨胀混凝土，强度较主体混凝土提高C5级。

   （7）后浇带的断面形式。

一般宜避久留直缝。

对于板可留斜缝；对于梁及基础，可留企口缝。

   （8）对于地下室和屋面板等有防水要求的结构后浇带在新老混凝土之间嵌入BW系列遇水膨胀止水条，可以利用止水条的胀堵作用来防止渗漏。

2.1.2 针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的综合措施

（1）加强屋面保温隔热措施。

除层面采用高效保温材料，严格满足建筑节能设计标准外，通风屋面和设有空气夹层的墙面能有效地保护房屋的内部构件免受外界气候剧烈变化的影响。

（2）局部加强配筋。

①外露室外现浇板以及板跨大于4m宜采用泵送混凝土的双向连续板等温度收缩应力较大的板，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

②框架梁及所有现浇梁凡高度≥600cm者均设置腰筋。

③檐口板，外露栏板应双面双向配筋，上下端头各配温度抵抗筋，并每隔15～20m设置一道温度伸缩缝。

   （3）控制现浇板混凝土强度等级不宜大于C35。

应采用低水灰比、低单方水泥用量和低用水量的配合比。

或采用膨胀剂补偿混凝土收缩。

   （4）解除约束，设置滑移层。

例如：

当为天然地基时，在基础下设置一层滑移层。

   （5）在建筑物的顶部设置音叉式变形缝。

较长的框架或剪力墙结构体系，可在顶部一、二层范围内设置音叉式变形缝。

将屋盖分成几段，使应变得到释放。

清河综合整治（一期）工程中，我院于2000年设计并当年施工的京包闸闸房、清河闸闸房、下清河闸闸房、肖家河闸闸房使用至今，屋面均出现不同程度的渗漏现象，湿气造成墙体外饰面开裂剥落，不得不经常修补，既影响美观又影响使用，造成很大的经济损失。

纠其原因，可能有以下几点：

①屋面板实配钢筋未考虑温度收缩应力影响；②几个闸房均设有后浇带，施工处理不好产生微小裂缝造成渗漏；③屋面保温及防水未做好，形成温度裂缝造成渗漏。

综上所述，应吸取以往的经验教训，针对性地采取控制和抵抗温度收缩应力的综合措施。

2.1.3 工程实例

   永定河滞洪水库进水闸闸房，东西长113m，南北宽7.5m，柱距15m，2层。

首层层高4.2m，2层层高3.6m。

屋顶有一大型波浪型钢结构构架。

首层由于使用功能的需要为开敞式。

混凝土强度等级C30，抗震设防8°。

作为永定河库区一道风景，对立面造型要求较高。

   根据混凝土结构设计规范要求，该建筑物应设置2道横向贯穿全高的伸缩缝，将建筑物分割为3个部分，对建筑的使用功能和美观影响很大，对结构的整体抗震能力也不利。

针对本工程超长框架裂缝的控制，采取了以下综合措施。

首层楼面设置了2道横向混凝土后浇带，分成3片分段浇注，后浇带按2.1.1设计及施工，在主体结构竣工前用膨胀剂混凝土浇注。

屋面则设2道70mm宽的伸缩缝，并采用膨胀混凝土，以加强防渗，同时按2.1.2作好屋面保温，屋面板、梁及混凝土外露部分适当增大配筋，最大限度地消除混凝土收缩应力。

   屋面分缝而其他楼层不分缝的作法对建筑功能几乎没有任何影响，而且分缝的方式灵活，如局部采用网架、钢屋架也可起到伸缩缝作用等。

这种伸缩缝不需要满足抗震缝要求，不影响结构整体性，结构分析时可作为一个整体进行计算。

本工程屋面伸缩缝的构造设计为单柱双梁，其中1根梁与柱钢接，另1根梁搁置在柱顶另一侧，梁下设置叠层橡胶支座，该支座垂直刚度很大而水平刚度很小，相当于滑动支座，用来保证屋面的自由水平伸缩。

   本工程已投入使用3年，各方面反映良好，未发现屋面渗漏和结构明显裂缝，说明该工程的裂缝控制设计是成功的，取得了良好的综合效益。

笔者已在国内和非洲热带地区一些较大型的超长建筑中，根据具体工程各自的特点多次采用了上述综合措施。

2.2 采用UEA补偿收缩混凝土

2.2.1 方法提出

   由于后浇带延长工期，钢筋断后的搭、焊接和清理凿毛均给填缝施工带来一定麻烦，处理不好将留下渗漏隐患，这是地铁、隧道、水池、地下室等工程所不允许的。

因此，提出了采用微膨胀混凝土（UEA）加强带取代后浇带连续浇筑超长建筑的无缝设计施工方法。

2.2.2 设计思路

   “以抗为主”的设计原则，利用UEA补偿收缩混凝土在硬化过程产生的膨胀作用，在结构中产生少量预压应力用来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和收缩拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。

2.2.3 具体做法

   所有楼板均掺10%～12%UEA（膨胀率2×10-4～3×10-4）。

但每间隔50m设置1条2m宽膨胀加强带，带内混凝土掺加14%～15%UEA（膨胀率4×10-4～6×10-4），两侧设密孔钢丝网，防止混凝土流入加强带，加强带处混凝土的强度等级比带两侧高出5MPa，可连续浇筑，实现无缝施工。

该方法的原理是在结构收缩应力最大的地方给予较大的膨胀应力。

我院一些水工建筑如地下水池、地下连续墙采用此技术效果良好。

2.3 采用预应力混凝土结构 

   预应力混凝土可增强梁板刚度，梁板中所产生的预压应力可抵消由于混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力，从而达到扩大温度伸缩缝间距不设后浇带的目的。

笔者认为，当为满足建筑层高要求而采用该技术时，可考虑在采用必要的控制和抵抗温度应力的具体措施后增大温度伸缩缝的间距。

3 结语

   本文简析了混凝土收缩和温度变形的特性、影响因素以及温度收缩裂缝的成因和基本特点，以使设计人员建立最基本的概念来针对性地结合具体工程特点，考虑防止和减轻温度收缩裂缝的具体措施。

（1）采取设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的综合措施，注重结构概念设计，对裂缝采取“放”、“防”、“抗”相结合的构想。

（2）采取以“抗”为主的设计原则。

对结构防渗、防裂要求高的工程，提出采用超长混凝土结构补偿收缩无缝施工方法，以及遇水膨胀添缝防渗技术，有效地解决裂缝及渗漏问题，连续施工，缩短工期，降低投资。

   （3）推荐采用超长结构可加强结构整体性和抗震性能。

佛学经典励志语录，

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