超长混凝土框架结构裂缝控制研究

常云倩　阳光

摘要：近年来，伴随着我国综合国力的高速增长，城市建设的不断加快，经济建设的蓬勃发展，建筑工程也在不断的朝着多元化方向发展，各种平面尺寸超大的大型公共建筑、厂房结构等不断出现。虽然我国在超长混凝土结构领域已经拥有大量的实践案例，但是超长混凝土裂缝控制方面仍然时有不足。国内外的参考案例以及工程规范在此方面也没有公认的、完善的解决方法。本文通过超长混凝土框架结构裂缝产生的原因及控制两方面对超长混凝土框架结构裂缝问题进行系统的分析。

关键词：超长混凝土；结构裂缝；混凝土框架；裂缝控制

中圖分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2017）06—0138—01

引言

混凝土作为很重要的工业建筑材料，但其在使用过程中极容易产生裂缝，而一旦产生裂缝，其工业价值、建筑价值就会受到大大减弱，而且裂缝会严重威胁到建筑物的耐久性及安全性，给人们带来不便。但混凝土又是工业中不可或缺的原料，所以对超长混凝土框架结构的有效研究意义重大。

1超长混凝土框架结构裂缝产生原因

1.1混凝土收缩引起的开裂。影响混凝土收缩的因素有：混凝土密实度、体积和表面积之比、养护方法和龄期、环境温度和湿度、水泥品牌和数量及其质量等。

1.2温度应力引起的裂缝。众所周知，温度对建筑物有一定的影响，热胀冷缩会使建筑物的应力结构或者构件发生变化。从钢筋混凝土温度应力产生的原因分析，混凝土温度应力可以概括为下述两种：

1.2.1外约束应力。外约束应力，外界对钢筋混凝土结构的全部或部分产生了约束，温度收缩导致变形，此时变化的结构不能自由变形而引起的。

1.2.2自生应力。自生应力，钢筋混凝土结构自身对自身产生约束，而且在整个断面上，产生的拉应力与压应力保持平衡的力。例如在工程实践当中，在混凝土结构收缩时内部钢筋对其进行制约等情况。

因此，在研究温度对钢筋混凝土结构产生的影响时，要从两个方面分析，这是容易被忽视的问题。外部环境产生变化时，如温度，因温差而产生的形变无法自由释放，这时就会产生温度应力，如果应力大于混凝土抗拉强度，结构就会开裂。

2防止裂缝的措施

2.1施加预应力。伴随着新技术的不断诞生，工程问题总会在新技术面前得到破解。施加预应力，超长混凝土框架结构抵抗温度变形和混凝土收缩变形采取的主要措施。

高强钢筋是在预应力混凝土结构中采用的最佳构件，使高强钢筋产生很大的伸长变形，迫使钢筋屈服后，将出现不被允许的过宽裂缝和较大挠度，此种混凝土在经过预压后，变成一种既抗压又抗拉的弹性材料，这样在使用中，混凝土就不会有拉应力的产生，也不会有裂缝的出现。针对部分预应力框架结构，框架梁中应当配置预应力筋，无粘结预应力扁梁框架或无粘结预应力平板结构也是经常被采用的结构。不过，预应力存在摩擦损失，损失随着预应力筋连续布置跨数的增多而增大，损失还与其布置方式、成孔材料等有关。

2.2后浇带的设置。设置后浇带是超长混凝土结构施工过程中一种经济有效的裂缝控制措施。这种在结构施工期间保留的临时性变形缝，该缝按照工程中的具体要求保留一定的时间，然后进行填充封闭，并将结构连成整体。

值得需要指出的是，因结构环境变化和混凝土后期收缩产生的拉应力，是后浇带不能解决的。

在施工中要注意处理好后浇带，这样可以更好的达到预期效果，而且还会减小结构中存在的安全隐患，从而提高结构的防水效果。以下几种方法是我们在工程实践中总结的经验，对后浇带间混凝土可以进行更好的控制：

（1）相对于先浇混凝土，可以提高后浇带处的混凝土一个强度等级，这样可以提高其抗裂能力；（2）采取补偿收缩混凝土的措施，如：收缩混凝土、低收缩混凝土、膨胀剂掺量较周围混凝土大等方法。这样可以有效地防止在浇筑时间差导致后浇带混凝土与后浇带两侧主体结构混凝土形成较大的收缩差，其中两侧混凝土已完成一部分收缩；（3）应用预应力筋在后浇带处交叉搭接，这样可以使新混凝土和旧混凝土之间得到紧密地结合，避免在交界面处出现裂缝。

利用后浇带来处混凝土的施工质量是保障整个工程是否达到设计要求的关键，在整个工程中非常重要。在施工前应进行两侧混凝土的凿毛，然后再对后浇带充分的清理、并且要进行干净的冲刷，然后再将一层与混凝土内成分接近的水泥砂浆均匀涂刷在其上面，以便于混凝土粘结，养护不得少于十五天。这里需要重点指出一点是：为了减少开裂的发生，避免后浇带封闭后发生的温度变化，主体浇筑混凝土的温度不可小于后浇带浇筑混凝土时的温度，这样可以混凝土的浇筑质量得到保障。

2.3添加膨胀剂。混凝土在初期收缩变形比较大，干燥、水化热导致的拉应力会音痴混凝土硬化，添加膨胀剂可以有效的补偿混凝土收缩带来的不良影响，具有很大的功用。

2.4释放约束。边缘部分的混凝土结构，这部分混凝土结构面积大，因为混凝土收缩和温度变化而会产生大幅度变形，因此，多数的工程实践案例均都需要采取一定的措施来增强柱子的变形能力，或者降低柱子的抗侧刚度。

3结论与展望

本文通过超长混凝土框架结构裂缝产生的原因及控制两方面对超长混凝土框架结构裂缝问题进行系统的分析，提出超长混凝土框架结构防止裂缝的几点措施，主要结论如下：

（1）通过施加预应力，来抵抗超长混凝土框架结构中的温度变形和混凝土收缩变形；（2）一种经济有效的措施，合理设置后浇带，在超长混凝土结构施工过程中可以有效的做到裂缝控制；（3）适度施加膨胀剂，是在混凝土中实践中十分需要的一种措施，这种措施通常可以补偿由于混凝土收缩带来的影响；（4）释放约束，此种措施有助于提高柱子的变形能力，或者降低柱子的抗侧刚度。

本研究限于时间、研究条件以及作者的科研水平，本文仅考虑因混凝土收缩在钢筋混凝土结构中引起的应力、变形和裂缝发展，论述中存在的一些不足，有待于今后的进一步完善。

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2020-02-08