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1 超長混凝土結(jié)構(gòu)的特點

國內(nèi)外目前對超長混凝土結(jié)構(gòu)還沒有一個嚴格的定義。一般認為大面積混凝土結(jié)構(gòu)就是指以整澆混凝土樓面結(jié)構(gòu)的長度或?qū)挾仁欠癯^規(guī)范不設(shè)縫的限制要求為標準的。這里的大面積混凝土結(jié)構(gòu)即為超長混凝土結(jié)構(gòu)。超長混凝土結(jié)構(gòu)包括以下幾個方面的特點：

1.1 樓面一個方向或兩個方向超長，平面尺寸較大，樓板厚度＜200mm。

1.2 在混凝土收縮和溫度變化的作用下，混凝土澆筑后，樓面發(fā)生較大的變形，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的應力，從而導致混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.3 引起超長混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因包括溫度和收縮應力。

2 超長混凝土結(jié)構(gòu)開裂的類型及原因分析

2.1 混凝土收縮引起的開裂

在混凝土結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)、豎向構(gòu)件及混凝土內(nèi)鋼筋約束著混凝土的收縮變形，混凝土中產(chǎn)生拉應力，當混凝土中拉應力超過混凝土的抗拉強度或拉應變超過混凝土的極限拉應變，結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生裂縫。

由于混凝土材料本身所具有的一種物理化學特性，混凝土收縮與應力無關(guān)。實踐證明，混凝土密實度、水泥品牌和數(shù)量及其質(zhì)量、外加劑的品種、性質(zhì)和用量、養(yǎng)護方法和齡期、環(huán)境溫度和濕度、體積和表面積之比等都是影響混凝土收縮的因素。

2.2 溫度應力引起的裂縫

作為物體受溫度作用的一種自然現(xiàn)象——熱脹冷縮，我們不應忽視其溫度作用對建筑物的影響。太陽熱輻射和空氣溫度在建筑物表面產(chǎn)生的日照溫度構(gòu)成了建筑物的環(huán)境溫度。應力會隨著結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形受約束時產(chǎn)生。依據(jù)鋼筋混凝土溫度應力產(chǎn)生的原因，可將混凝土溫度應力概括為以下2種：

2.2.1 外約束應力。外約束應力是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的全部或部分受到外界約束，溫度收縮變形時不能自由變形而引起的。實踐中常見的有：梁和地基約束了基礎(chǔ)板受到、柱子約束了框架梁的變形、梁柱約束了樓板、地基基礎(chǔ)約束了框架變形、墻板受到基礎(chǔ)的約束等等。

2.2.2 自生應力。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身的約束而產(chǎn)生的，且在整個斷面上，產(chǎn)生的拉應力與壓應力保持平衡的即為自生應力。如在實踐中，當混凝土冷卻的時候，由于內(nèi)外存在溫差，混凝土表面的溫度收縮變形收到內(nèi)部的約束，拉應力就會在表面產(chǎn)生，從而出現(xiàn)內(nèi)部壓應力現(xiàn)象；又如，內(nèi)部鋼筋在混凝土收縮時對其進行制約等等。

綜上所述，約束在研究溫度對結(jié)構(gòu)變形影響方面，是一個不可忽視的基本概念。當溫度發(fā)生變化時，無論是外約束還是內(nèi)約束，對于超長混凝土結(jié)構(gòu)來說，因為溫差產(chǎn)生的溫度變形無法自由釋放，結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生溫度應力，此時，如果混凝土抗拉強度小于應力，就會導致結(jié)構(gòu)開裂。

3 抗裂措施

3.1 施加預應力

新技術(shù)的應用成為解決溫度應力的技術(shù)措施，幾乎所有的超長混凝土框架結(jié)構(gòu)抵抗溫度變形和混凝土收縮變形的主要措施都是采用都將預應力。在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中采用的是高強鋼筋，如果要使高強鋼筋的強度充分被利用，必須使其有很大的伸長變形，鋼筋屈服后，構(gòu)件將出現(xiàn)不能允許的過寬裂縫和較大撓度，預應力混凝土看作混凝土經(jīng)過預壓后，從原先抗拉弱抗壓強的脆性材料變?yōu)橐环N既能抗拉又能抗壓的彈性材料，溫度收縮應力引起的拉應力被預應力所產(chǎn)生的預壓應力所抵消，在正常使用狀態(tài)下，混凝土沒有裂縫出現(xiàn)，甚至沒有拉應力出現(xiàn)。對于部分預應力框架結(jié)構(gòu)，框架梁中配置拋物線型預應力筋，同時抵抗豎向荷載以及水平方向的溫度和收縮變形，板中配置無粘結(jié)預應力直線溫度筋，如果結(jié)構(gòu)層高受到限制，通常采用無粘結(jié)預應力扁梁框架或無粘結(jié)預應力平板結(jié)構(gòu)。

3.2 后澆帶的設(shè)置

施工中，應加強和控制后澆帶的施工質(zhì)量。所謂后澆帶，就是指在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應位置留設(shè)臨時施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時劃分為若干部分，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。如果施工中處理不好后澆帶，非但工程達不到預期效果，而且還會致使結(jié)構(gòu)存在安全隱患，從而使結(jié)構(gòu)防水效果大打折扣。實踐中，我們總結(jié)了以下幾種方法，對后澆帶間混凝土進行加強控制：為了提高其抗裂能力，相對于先澆混凝土，后澆帶處的混凝土應相應地提高一個強度等級；為了防止因為澆筑時間差導致后澆帶混凝土與后澆帶兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)混凝土（兩側(cè)混凝土已完成一部分收縮）形成較大的收縮差，應采用補償收縮混凝土、低收縮混凝土、膨脹劑摻量較周圍混凝土大的補償收縮混凝土；為了使新混凝土和舊混凝土之間緊密結(jié)合，防止在交界面出現(xiàn)裂縫，應利用預應力筋在后澆帶處交叉搭接。后澆帶處混凝土的施工質(zhì)量十分重要，是確保達到設(shè)計要求的關(guān)鍵。兩側(cè)混凝土結(jié)合面需按施工縫處理，兩側(cè)混凝土做成企口形式，其接縫要嚴格按照施工圖施工。后澆帶兩側(cè)混凝土應在施工前鑿毛，然后再清理沖刷干凈后澆帶，為了便于粘結(jié)，再均勻涂刷一層水泥漿或與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿，最后進行不少于15d的潮濕養(yǎng)護，以確?；炷恋臐仓|(zhì)量。需要重視的是：為了減少后澆帶封閉后的溫度變化，后澆帶澆筑混凝土時的溫度不應大于主體澆筑混凝土的溫度，其主要目的是降低后澆帶處溫度應力，減少開裂。

3.3 添加膨脹劑

部分工程為了補償混凝土收縮的影響，需要在混凝土中添加膨脹劑，膨脹劑的功能主要發(fā)揮于早期，初期時混凝土收縮變形比較大，早期裂縫能被解決，中國建筑科學研究院的UEA補償收縮混凝土在實踐中是首選，在水泥中摻入10～12UEA膨脹劑拌而制成的補償收縮混凝土，其限制膨脹率為2～4×10，在鄰位的和鋼筋約束下，可在結(jié)構(gòu)中建立0.2～O.7MPa的預壓應力，混凝土硬化過程中干燥和水化熱引起的拉應力能大致可以被抵消。

3.4 釋放約束

由于混凝土收縮和溫度變化，邊緣部分的大面積混凝土結(jié)構(gòu)變形最大，為此，橫向開裂可能在邊柱處出現(xiàn)，所以，為了提高柱子的變形能力或者降低柱子的抗側(cè)剛度，大部分的工程都需要采取一定的措施加以補償，例如：把邊柱與混凝土梁板結(jié)構(gòu)之間做成鉸接，把一個大柱在原位分成兩個小柱或者采用鋼柱；為了釋放水平剪力，減少結(jié)構(gòu)受約束的長度，使得溫度應力降低，亦可安裝適當數(shù)量的橡膠支座在結(jié)構(gòu)的兩端。對于100米長的框架，跨度均為10米，在結(jié)構(gòu)的兩端各放松一根柱子，則結(jié)構(gòu)的有效約束長度為原來的0.8倍，溫度應力的降低幅度為0.3～0.5，這對解決超長框架的溫度應力有顯著的影響。

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[3]張建華.超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因與溫度作用效應分析[J].科技信息，2011（11）.

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