超长混凝土结构裂缝控制探讨

2021-04-03苗宏恩

建筑与装饰 2021年2期

苗宏恩

南京长江都市建筑设计股份有限公司江苏南京 210006

引言

诸多结构为满足建筑性能、防水等方面的要求，要求无细缝设计，超出规范要求的规定伸缩缝间距要求，建筑平面相对较大，从而对混凝土结构裂缝的控制工作提出更为严格的要求。减少超长建筑物裂缝数量是相关工作人员的重要工作内容，因此，本文探讨超长混凝土结构裂缝影响因素和控制对策。

1 超长混凝土结构裂缝影响因素

超长结构指按规范要求需要设缝或因种种原因无法设缝的结构构件，大量工程实践证明，后浇带可以一定程度上代替伸缩缝，但结构是否留缝并非是裂缝产生的唯一因素，留缝依然可能有裂缝，不留缝也可能没有裂缝，是否开裂与诸多因素有关，归纳如下。

（1）结构性裂缝。通常结构性裂缝是在负载力下结构承受能力达到极限而引发的。结构性裂缝包含下沉裂缝和一般受力结构裂缝。出现下沉裂缝的主因是由于局部的地基承载力不够，基础发生不均匀沉降，导致结构自身内力分布改变，附加的应力和变形会发生，在剪应力和拉应力的共同作用下产生裂缝。后者主要是结构承载力不足而引发的裂缝。

（2）非结构裂缝。非结构性裂缝主要是在非负载力下结构承受能力达到极限引起的。根据相关调查发现，混凝土出现裂缝的主要原因是受到非负载变形的影响，而非负载变形又会受到温度、湿度的影响导致收缩，从而产生裂缝。非结构裂缝分为：①塑性裂缝。塑性裂缝被称为龟裂，主要原因是由于游离水分蒸发相对较快，导致体积快速收缩，使表面出现裂缝。通常是由于施工单位完成浇筑混凝土工作之后，并未做好后续的养护工作，进而促使龟裂情况的发生。因此，需要重点关注新浇筑混凝土的养护工作。②干缩裂缝。干缩裂缝是由于材料自身受到温度的影响，从而出现裂缝。在混凝土硬化过程中，若大量的混凝土材料水分蒸发，将会致使混凝土材料体积收缩，材料内部出现细小的裂缝，这就是干缩型裂缝。③徐变裂缝。徐变裂缝是受到材料本身因素的影响，在力的作用下混凝土会随着时间的推移，体积发生变化，当到达一定程度时，出现混凝土裂缝。④温度裂缝。混凝土若受到温度的影响，将会发生热胀冷缩。混凝土若出现胀缩情况，将会致使应力不均衡，从而使结构薄弱处出现裂缝。根据相关实验发现，混凝土在没有任何约束的情况下，100米的建筑，会随着温度的变化，出现0.3～0.5厘米的差距[1]。

2 超长混凝土结构裂缝控制对策

在超长混凝土结构设计过程中，需要详细了解出现裂缝的影响因素，结合相关实践，减少裂缝情况的出现。在整个建筑工程运行过程中，结构内部约束力有所下降，导致构件能够自由伸缩，从而释放内力。若促使材料自身抗裂能力以及结构构件承载力提升，在一定程度上可以有效减少裂缝情况的出现。

（1）材料措施。与传统的混凝土相比，高强混凝土的水化热较多，材料收缩能力更强，很容易出现裂缝。所以，在保障承载力、结构刚度的同时，超长结构应降低混凝土强度等级。为有效减少混凝土的收缩能力，在混凝土配置过程中，可以添加适量膨胀剂，从而将混凝土的膨胀率和干缩率控制在合理范围内。除此之外，为促使混凝土脆性有效提升，保障高强混凝土的连贯性，可以在此过程中融入改性聚丙纤维，促使混凝土材料的抗拉能力的提升，进而有效减少裂缝的发生。同时安定性不合格的水泥，不同品种、不同标号的水泥混用，外加剂选用不当，砂石泥量超标等因素也会引起裂缝。

（2）施工措施。在超长结构无缝设计过程中，后浇带起着十分重要的作用。后浇带可以在结构的对应部分留下施工缝，将结构划分为几个部分，结构构件进行收缩之后，将混凝土浇筑在施工缝中，几部分有效连接在一起。后浇带的合理设计，能够使施工缝在完成混凝土浇筑前，促使结构各个部分完成各自的收缩变形，有效减少对混凝土的约束，促使混凝土的初始应力减弱。

（3）结构措施。保障结构构件布局的合理性，最大化释放结构的内力，可有效控制裂缝。对于剪力墙构件而言，墙体布置需减少结构温度的变形，促使结构的次生应力有所提升。通常屋盖梁板会使用双层双向配筋或者双向布局的无黏结预应力筋，减少温度变形的发生。基础持力层应选择在同一土层中，或者通过地基处理的方式，尽量保证持力层承载力均匀，减少压缩变形情况的发生，避免结构内部次生内力的出现[2]。与此同时，剪力墙的合理布局还可以有效抵御结构的温度变形，减少裂缝发生率。

（4）保温措施。建筑外墙采取保温措施，不仅能有效减少结构主体在使用过程中暴露的次数，还可以降低结构受温度变化的影响，使温差变形情况减少，减少裂缝的出现。相关工作人员可以在建筑屋顶设置保温层，或使用坡面结构架空屋顶的方式，有效减少结构顶面的温度，从而防止屋顶发生横向变形。尤为需要注意的是，在施工过程中，若建筑物并未封顶，保温材料未粘接，长时间暴露在外界环境中，这时的超长结构受温度应力的影响最大。若想做好新旧混凝土结合面的施工缝处理工作，需要重点关注温度应力因素，可以搜集当地近几年的温度与温差，并进行综合性分析，找出存在的问题，及时提出解决措施[3-4]。