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1 超长混凝土结构的特点

国内外目前对超长混凝土结构还没有一个严格的定义。一般认为大面积混凝土结构就是指以整浇混凝土楼面结构的长度或宽度是否超过规范不设缝的限制要求为标准的。这里的大面积混凝土结构即为超长混凝土结构。超长混凝土结构包括以下几个方面的特点：

1.1 楼面一个方向或两个方向超长，平面尺寸较大，楼板厚度＜200mm。

1.2 在混凝土收缩和温度变化的作用下，混凝土浇筑后，楼面发生较大的变形，结构将产生较大的应力，从而导致混凝土产生裂缝。

1.3 引起超长混凝土结构产生裂缝的主要原因包括温度和收缩应力。

2 超长混凝土结构开裂的类型及原因分析

2.1 混凝土收缩引起的开裂

在混凝土结构中，基础、竖向构件及混凝土内钢筋约束着混凝土的收缩变形，混凝土中产生拉应力，当混凝土中拉应力超过混凝土的抗拉强度或拉应变超过混凝土的极限拉应变，结构就会产生裂缝。

由于混凝土材料本身所具有的一种物理化学特性，混凝土收缩与应力无关。实践证明，混凝土密实度、水泥品牌和数量及其质量、外加剂的品种、性质和用量、养护方法和龄期、环境温度和湿度、体积和表面积之比等都是影响混凝土收缩的因素。

2.2 温度应力引起的裂缝

作为物体受温度作用的一种自然现象——热胀冷缩，我们不应忽视其温度作用对建筑物的影响。太阳热辐射和空气温度在建筑物表面产生的日照温度构成了建筑物的环境温度。应力会随着结构或构件变形受约束时产生。依据钢筋混凝土温度应力产生的原因，可将混凝土温度应力概括为以下2种：

2.2.1 外约束应力。外约束应力是由于钢筋混凝土结构的全部或部分受到外界约束，温度收缩变形时不能自由变形而引起的。实践中常见的有：梁和地基约束了基础板受到、柱子约束了框架梁的变形、梁柱约束了楼板、地基基础约束了框架变形、墙板受到基础的约束等等。

2.2.2 自生应力。钢筋混凝土结构本身的约束而产生的，且在整个断面上，产生的拉应力与压应力保持平衡的即为自生应力。如在实践中，当混凝土冷却的时候，由于内外存在温差，混凝土表面的温度收缩变形收到内部的约束，拉应力就会在表面产生，从而出现内部压应力现象；又如，内部钢筋在混凝土收缩时对其进行制约等等。

综上所述，约束在研究温度对结构变形影响方面，是一个不可忽视的基本概念。当温度发生变化时，无论是外约束还是内约束，对于超长混凝土结构来说，因为温差产生的温度变形无法自由释放，结构都会产生温度应力，此时，如果混凝土抗拉强度小于应力，就会导致结构开裂。

3 抗裂措施

3.1 施加预应力

新技术的应用成为解决温度应力的技术措施，几乎所有的超长混凝土框架结构抵抗温度变形和混凝土收缩变形的主要措施都是采用都将预应力。在预应力混凝土结构中采用的是高强钢筋，如果要使高强钢筋的强度充分被利用，必须使其有很大的伸长变形，钢筋屈服后，构件将出现不能允许的过宽裂缝和较大挠度，预应力混凝土看作混凝土经过预压后，从原先抗拉弱抗压强的脆性材料变为一种既能抗拉又能抗压的弹性材料，温度收缩应力引起的拉应力被预应力所产生的预压应力所抵消，在正常使用状态下，混凝土没有裂缝出现，甚至没有拉应力出现。对于部分预应力框架结构，框架梁中配置抛物线型预应力筋，同时抵抗竖向荷载以及水平方向的温度和收缩变形，板中配置无粘结预应力直线温度筋，如果结构层高受到限制，通常采用无粘结预应力扁梁框架或无粘结预应力平板结构。

3.2 后浇带的设置

施工中，应加强和控制后浇带的施工质量。所谓后浇带，就是指在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体。如果施工中处理不好后浇带，非但工程达不到预期效果，而且还会致使结构存在安全隐患，从而使结构防水效果大打折扣。实践中，我们总结了以下几种方法，对后浇带间混凝土进行加强控制：为了提高其抗裂能力，相对于先浇混凝土，后浇带处的混凝土应相应地提高一个强度等级；为了防止因为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（两侧混凝土已完成一部分收缩）形成较大的收缩差，应采用补偿收缩混凝土、低收缩混凝土、膨胀剂掺量较周围混凝土大的补偿收缩混凝土；为了使新混凝土和旧混凝土之间紧密结合，防止在交界面出现裂缝，应利用预应力筋在后浇带处交叉搭接。后浇带处混凝土的施工质量十分重要，是确保达到设计要求的关键。两侧混凝土结合面需按施工缝处理，两侧混凝土做成企口形式，其接缝要严格按照施工图施工。后浇带两侧混凝土应在施工前凿毛，然后再清理冲刷干净后浇带，为了便于粘结，再均匀涂刷一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆，最后进行不少于15d的潮湿养护，以确保混凝土的浇筑质量。需要重视的是：为了减少后浇带封闭后的温度变化，后浇带浇筑混凝土时的温度不应大于主体浇筑混凝土的温度，其主要目的是降低后浇带处温度应力，减少开裂。

3.3 添加膨胀剂

部分工程为了补偿混凝土收缩的影响，需要在混凝土中添加膨胀剂，膨胀剂的功能主要发挥于早期，初期时混凝土收缩变形比较大，早期裂缝能被解决，中国建筑科学研究院的UEA补偿收缩混凝土在实践中是首选，在水泥中掺入10～12UEA膨胀剂拌而制成的补偿收缩混凝土，其限制膨胀率为2～4×10，在邻位的和钢筋约束下，可在结构中建立0.2～O.7MPa的预压应力，混凝土硬化过程中干燥和水化热引起的拉应力能大致可以被抵消。

3.4 释放约束

由于混凝土收缩和温度变化，边缘部分的大面积混凝土结构变形最大，为此，横向开裂可能在边柱处出现，所以，为了提高柱子的变形能力或者降低柱子的抗侧刚度，大部分的工程都需要采取一定的措施加以补偿，例如：把边柱与混凝土梁板结构之间做成铰接，把一个大柱在原位分成两个小柱或者采用钢柱；为了释放水平剪力，减少结构受约束的长度，使得温度应力降低，亦可安装适当数量的橡胶支座在结构的两端。对于100米长的框架，跨度均为10米，在结构的两端各放松一根柱子，则结构的有效约束长度为原来的0.8倍，温度应力的降低幅度为0.3～0.5，这对解决超长框架的温度应力有显著的影响。

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