超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施
【摘要】本文根據(jù)具體工程設(shè)計(jì)和施工管理實(shí)踐和體會，充分分析了超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因，重點(diǎn)介紹了對超長混凝土結(jié)構(gòu)如何有效控制裂縫的具體設(shè)計(jì)及施工措施。
【關(guān)鍵詞】超長地下室；混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；控制措施
建筑工程中，特別是超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較為普遍，裂縫的類型也很多，但按成因基本可歸結(jié)為由外荷和變形引起的兩大類裂縫。隨著建筑向大型化和多功能發(fā)展，而城市土地資源稀缺，向地下及空中發(fā)展成為必然趨勢，超長（即超過溫度伸縮縫間距）地下室不斷出現(xiàn)，混凝土強(qiáng)度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應(yīng)用，使超長混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的各種裂縫有逐漸增多的趨勢。根據(jù)作者多年的工作經(jīng)驗(yàn)和體會，就超長地下室產(chǎn)生裂縫的類型和原因進(jìn)行細(xì)致分析，并就如何避免產(chǎn)生這些裂縫提出一些具體措施，為設(shè)計(jì)和施工人員提供參考。
一、超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因分析
在超長地下室結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫的主要有以下幾種：沉降不均產(chǎn)生的裂縫、非結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的裂縫、施工產(chǎn)生的裂縫等。
1.設(shè)計(jì)方面原因
在設(shè)計(jì)過程中很多設(shè)計(jì)師都很嚴(yán)格按照承載能力的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，但對混凝土結(jié)構(gòu)適用性設(shè)計(jì)重視不夠，結(jié)構(gòu)適用性設(shè)計(jì)包括正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是為了確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生超過正常使用狀態(tài)的變形、裂縫及耐久性、振動以及其它影響使用的極限狀態(tài)重視不夠。裂縫產(chǎn)生的原因主要是變形作用，如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等多因素，統(tǒng)稱為變形作用引起的裂縫問題，此類裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會產(chǎn)生裂縫。
混凝土結(jié)構(gòu)的適用性設(shè)計(jì)應(yīng)包括三項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)：
�。�1）在構(gòu)件變形的計(jì)算時(shí)，考慮特定情況的不利因素；
�。�2）保障建筑的做法、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝飾裝修及設(shè)備設(shè)施等不出現(xiàn)明顯的損傷；
�。�3）非荷載作用的影響。
上述三個(gè)方面是造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。
2.材料方面原因
混凝土中水泥用量越大，含水量越高，表現(xiàn)為水泥漿量或含膠漿量越大，坍落度大，收縮越大。水灰比越大，收縮越大。混凝土拆模過早表面早期會大量失水。高強(qiáng)度混凝土徐變小，應(yīng)力松弛低，脆性高并容易引起開裂。暴露面越大，包羅面越小，收縮越大。水泥品種不同收縮大小不同，故應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)厚度及特點(diǎn)選擇水泥品種。砂巖作骨料時(shí)收縮大幅度增加，應(yīng)避免使用。粗細(xì)骨料中含泥量越大收縮越大。早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，收縮越小。骨料粒徑越粗，收縮越小，骨料粒徑越細(xì)，砂率越高，收縮越大。水泥活性越高，顆粒越細(xì)比表面積越大，收縮越大。超細(xì)摻合料具有相同性質(zhì)。大摻量高性能混凝土的早期塑性收縮和自生收縮較大，易引起開裂。外加劑摻合料選擇不當(dāng)可增大收縮。中低強(qiáng)度混凝土盡可能采用普通減水劑和中效減水劑，也可用摻量較少的聚羧酸高效減水劑，它的收縮較小，減水效果較好。不宜采用吸水率大的骨料及摻合料（骨料可以預(yù)先濕潤）。注意水泥凈漿收縮遠(yuǎn)大于砂漿，砂漿收縮遠(yuǎn)大于混凝土，嚴(yán)格控制混凝土的均勻性。
3.環(huán)境方面原因
風(fēng)速較大，收縮越大，注意高空現(xiàn)澆混凝土的收縮問題。養(yǎng)護(hù)時(shí)盡量采用噴霧，效果較好。環(huán)境溫度越高，收縮越大；停工暴露時(shí)間越長收縮越大。封閉或開敞環(huán)境中的裂縫程度取決于環(huán)境溫濕度變化。及時(shí)回填土對混凝土的裂縫控制及防水都十分重要。環(huán)境濕度越大，收縮越小，環(huán)境溫度越高，越干燥，收縮越大。
4.施工方面原因
由于施工方法不當(dāng)，控制措施不到位，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，以及施工擾動都會造成混凝土裂縫。在澆筑時(shí)入模溫度較低，水化溫升，里表溫差及降溫速率大。收縮和環(huán)境降溫同時(shí)發(fā)生，對工程更為不利。振搗時(shí)，特別是在梁板（或墻板）交接處，超振引起離析和大量泌水。泌水量大，表面含水量高，表面失水過快，早期收縮越大，表面容易產(chǎn)生裂縫。樓板澆筑后立即噴霧，二次壓光，覆蓋塑料薄膜，加強(qiáng)潮濕養(yǎng)護(hù)對控制早期塑性裂縫很有益處。
二、超長地下室混凝土裂縫的控制方法
1.設(shè)置結(jié)構(gòu)溫度伸縮縫、沉降縫
根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，為避免結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起的開裂，采取永久式伸縮的方法。伸縮縫允許間距為30～55m（室內(nèi)或土中長墻、剪力墻結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)），露天條件下為20～35m。規(guī)范的附注中又明確指出：如有充分依據(jù)和可靠措施時(shí)，上述規(guī)定可以增減。
2.后澆帶的有效作用
后澆帶是指現(xiàn)澆整體鋼筋砼結(jié)構(gòu)中，在施工期間保留的臨時(shí)性溫度和收縮變形縫，著重解決鋼筋砼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度增長過程中因溫度變化、砼收縮等產(chǎn)生的裂縫，以達(dá)到釋放大部分變形，減小約束力，避免出現(xiàn)貫通裂縫。后澆帶應(yīng)設(shè)在對結(jié)構(gòu)無嚴(yán)重影響的部位，即結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力相對較小的位置，通常每隔30-40一道，縫寬70-100CM。建議具體工程應(yīng)結(jié)合建筑物長度、氣候環(huán)境特點(diǎn)綜合考慮，一般應(yīng)控制在30m左右。填充封閉時(shí)間不宜過短，以能將總降溫及收縮變形進(jìn)行一半以上的時(shí)間為佳，從目前混凝土的收縮量來看，估計(jì)3～6個(gè)月方能取得明顯效果，最短不少于45d。
3.設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶
由于普通混凝土存在收縮導(dǎo)致開裂破壞，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般是以設(shè)置臨時(shí)性收縮變形縫的方法釋放大部分收縮應(yīng)力，經(jīng)過一段時(shí)間后再以較大膨脹量的混凝土回填此縫。膨脹加強(qiáng)帶的技術(shù)原理是在帶內(nèi)混凝土中摻加適量膨脹劑，通過水泥水化產(chǎn)物與膨脹劑的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋和臨位混凝土的約束下，在鋼筋混凝土中產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)的收縮拉應(yīng)力得到大小適宜的補(bǔ)償，從而達(dá)到防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂破壞的目的。
4.增加鋼筋配置量及附加構(gòu)造配筋
混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可采取增加鋼筋的配置量，減小鋼筋的間距和減小每排鋼筋的間距等措施，預(yù)防厚度較大構(gòu)件出現(xiàn)水化熱溫降裂縫。
構(gòu)造配筋應(yīng)細(xì)而密，樓板鋼筋宜采用φ8-φ12間距120-150mm，雙向?qū)�。樓板中電纜線管置于截面中部，轉(zhuǎn)角區(qū)及應(yīng)力集中部位應(yīng)用鋼筋網(wǎng)片加強(qiáng)。構(gòu)造配筋直徑過大或過密則會增加混凝土自約束拉應(yīng)力，對于板墻，應(yīng)當(dāng)把水平構(gòu)造鋼筋配置垂直受力筋外邊。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)加強(qiáng)非預(yù)應(yīng)力配筋，應(yīng)發(fā)展部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。大體積混凝土不宜采用預(yù)應(yīng)力方法控制溫度收縮應(yīng)力，遇有保護(hù)層過厚的結(jié)構(gòu)應(yīng)增設(shè)鋼筋網(wǎng)。
5.采用跳倉法施工
跳倉法是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩(wěn)定和沒有徹底凝固前容易將內(nèi)應(yīng)力釋放出來的“抗與放”特性原理，它是將建筑物地基或大面積混凝土平面機(jī)構(gòu)劃分成若干個(gè)區(qū)域，按照“分塊規(guī)劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則施工，其模式和跳棋一樣，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時(shí)間不少于七天，以避免混凝土施工初期部分激烈溫差及干燥作用，這樣就不用留后澆帶了。
跳倉法施工：底板分段長度不宜大于40m，側(cè)墻和頂板分段長度不宜大于16m。跳倉間隔施工的時(shí)間不宜小于7d，跳倉接縫處按施工縫的要求設(shè)置和處理。
三、結(jié)語
裂縫在超長混凝土結(jié)構(gòu)中較常見且日趨增多，由于該裂縫的危害性及規(guī)范的局限性，設(shè)計(jì)人員及施工人員均應(yīng)予以足夠重視。對超長地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫采取“放”和“抗”相結(jié)合的措施是減輕超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫比較有效的途徑，但其中一些措施主要基于設(shè)計(jì)概念和定性分析，如何通過進(jìn)一步的定量計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尚需做深入工作，具體工程在采用時(shí)應(yīng)根據(jù)其各自特點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定出科學(xué)合理的技術(shù)保證措施，減少裂縫產(chǎn)生，確保工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 金明彥. 超長地下室側(cè)墻預(yù)應(yīng)力抗裂技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 浙江大學(xué) 2008.
