混凝土結(jié)構(gòu)有害裂縫控制

　[摘 要]根據(jù)目前的研究水平、設(shè)計(jì)指南和施工工藝，各國(guó)土木工程界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以人為控制的。一個(gè)現(xiàn)實(shí)的裂縫處理原則是把混凝土可見裂縫分為有害裂縫和無害裂縫兩種，工程師的任務(wù)就是因地制宜地采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)措施把混凝土可見裂縫控制在無害范圍內(nèi)。即其工作是杜絕有害裂縫，減少無害裂縫的影響。 

　　[關(guān)鍵詞]裂縫 結(jié)構(gòu)耐久性 混凝土 鋼筋 

　　中圖分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）01-0147-01 

　　1.引言 

　　經(jīng)過土木工程界 對(duì)混凝土裂縫的多年研究，已經(jīng)取得的共識(shí)是可以把混凝土構(gòu)筑物裂縫分為荷載裂縫和非荷載裂縫兩種。 

　　1） 荷載裂縫：由設(shè)計(jì)動(dòng)、靜荷載產(chǎn)生的應(yīng)力或次應(yīng)力引起的混凝土裂縫。 

　　2） 非荷載裂縫：由于結(jié)構(gòu)變形（體積變化或形狀改變）受到了外部或內(nèi)部的約束：如溫度（差）應(yīng)力、收縮膨脹應(yīng)力、不均勻沉降應(yīng)力等引起的混凝土裂縫；以及鋼筋銹蝕或堿骨料反應(yīng)生成物體積膨脹引起的混凝土裂縫。 

　　在荷載裂縫和非荷載（變形）裂縫這樣一種分類中，哪一種比較常見而主要呢？國(guó)內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)資料顯示：非荷載裂縫幾乎占了全部混凝土構(gòu)筑物裂縫的八成左右，荷載裂縫只有二成左右。當(dāng)然，這八成左右的裂縫也包括了變形變化與荷載共同作用時(shí)以變形變化為主所引起的裂縫，而二成左右的裂縫中也包括了變形變化與荷載共同作用時(shí)以荷載作用為主所引起的裂縫。說明在工程實(shí)踐中，更常見更主要的還是非荷載（變形）裂縫；在非荷載（變形）裂縫中，溫度和收縮引起的裂縫又占了大多數(shù)。 

　�。╝）樓板收縮受雙向約束引起的切角斜裂縫和中部貫穿裂縫（b）樓板承受均布荷載引起的對(duì)角線裂縫 

　　裂縫分成有害裂縫和無害裂縫兩種類型后，這個(gè)問題就比較容易解釋清楚了。工程師的任務(wù)就是因地制宜地采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)措施把混凝土可見裂縫控制在無害范圍內(nèi)。即其工作是杜絕有害裂縫，減少無害裂縫的影響。 

　　2.三代混凝土裂縫控制技術(shù) 

　　土木工程界在處理混凝土有害裂縫的過程中，經(jīng)歷了一個(gè)從被動(dòng)修補(bǔ)轉(zhuǎn)向主動(dòng)控制的過程，采用技術(shù)措施控制混凝土構(gòu)筑物裂縫經(jīng)歷了三代，即第一代“永久變形縫法”，第二代“后澆帶法”和第三代“無縫分塊放抗法（跳倉(cāng)法）”. 

　　第一代“永久變形縫法”：是一種長(zhǎng)期的習(xí)慣做法，包括現(xiàn)在一些溝道、水池、地下連續(xù)墻也仍在采用這種方法，確實(shí)能在一個(gè)較小的結(jié)構(gòu)尺寸范圍內(nèi)內(nèi)起到削減溫度應(yīng)力的作用。但也有不能克服的缺點(diǎn)：永久變形縫經(jīng)常是滲漏水卻又難以修復(fù)的地方，特別是水池結(jié)構(gòu)更不易修復(fù)；在結(jié)構(gòu)需要抗震時(shí)又難以滿足抗震的特殊要求；在一些對(duì)建筑外觀要求較高的建筑結(jié)構(gòu)需要對(duì)稱設(shè)置以符合美觀的要求時(shí)它又成了一個(gè)難以處理的技術(shù)問題，以上這些不利因素促使第二代控制裂縫方法的出現(xiàn)。 

　　第二代“后澆帶法”：在施工中把一定長(zhǎng)度的混凝土中間設(shè)置一條或幾條后澆帶，寬度一般在700mm～1000mm，澆筑“后澆帶”混凝土，施工間隔為40～60天。此理論和方法在很多工程中加以使用，效果明顯。同時(shí)也暴露出不少的不足之處：后澆帶處容易成為結(jié)構(gòu)、防水的薄弱環(huán)節(jié)；新舊交界混凝土交界很難處理好，兩側(cè)容易產(chǎn)生貫穿裂縫；“后澆帶”留的時(shí)間較長(zhǎng)，許多建筑垃圾不可避免地落入帶內(nèi)，基礎(chǔ)底板鋼筋既粗又密，使得清理工程非常艱難；且長(zhǎng)時(shí)間兩側(cè)鋼筋生銹、混凝土面后期鑿毛、鋼筋除銹均難清理干凈，給施工帶來不便。 

　　第三代“無縫分塊放抗法（跳倉(cāng)法）”：是一種主動(dòng)控制工程結(jié)構(gòu)裂縫的設(shè)計(jì)和施工的原創(chuàng)施工方法，取代了以設(shè)計(jì)指定為主的永久伸縮縫、沉降縫法和以施工為主的后澆帶法。其原理是根據(jù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與約束應(yīng)力的非線性關(guān)系，即在較短范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度顯著的影響約束應(yīng)力，超過一定長(zhǎng)度后約束應(yīng)力隨長(zhǎng)度的變化趨于恒定。所以“跳倉(cāng)法”采用先放后抗，先用較短的分塊跳倉(cāng)，以“放”為主以適應(yīng)施工階段較高溫差和較大收縮。其后再連成整體，以“抗”為主以適應(yīng)長(zhǎng)期作用的較低溫差和較小收縮。該法適宜流水作業(yè)，分倉(cāng)澆筑，易于控制質(zhì)量；相鄰塊澆筑間隙時(shí)間不少于七天，不超過十天，大幅度縮短了工期。目前在地下大體積混凝土中得到廣泛應(yīng)用，效果上已經(jīng)基本達(dá)到了控制混凝土非荷載裂縫的目標(biāo)，即消除有害裂縫，減少無害裂縫，滿足工程結(jié)構(gòu)耐久性的要求。以下為某工程跳倉(cāng)的施工簡(jiǎn)圖： 

　　3.結(jié)論 

　　有效的控制裂縫的產(chǎn)生除上述要求以外，還可以定量計(jì)算控制（涉及大量計(jì)算支持，不再贅述），同時(shí)要求“普通混凝土好好打”，要實(shí)現(xiàn)這簡(jiǎn)單的八個(gè)字非常不簡(jiǎn)單，涉及設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、材料等各個(gè)方面的工作：設(shè)計(jì)首先依靠精準(zhǔn)的計(jì)算；施工優(yōu)選有利于降低水化熱、減少收縮、提高抗拉性能的混凝土配合比；施工中采取良好的保溫保濕措施；混凝土強(qiáng)度保持在C20～C40之間，利用后期強(qiáng)度代替28天強(qiáng)度；加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)減少約束效應(yīng)；配置細(xì)而密的構(gòu)造鋼筋以提高混凝土的韌性；控制并降低水泥用量、坍落度、用水量和適宜的水膠比；合理優(yōu)選外加劑和摻合料；嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的含泥量，監(jiān)理的有效監(jiān)管等。 

　　結(jié)構(gòu)裂縫的研究是一個(gè)未盡的課題，工程實(shí)踐中判斷有害裂縫與無害裂縫的界限并不一定是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的裂縫寬度而確定的，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的裂縫寬度是針對(duì)荷載裂縫而制定的，對(duì)于非荷載裂縫尤其是混凝土收縮裂縫，現(xiàn)行規(guī)范還沒有成熟的指導(dǎo)意見或建議。真正影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題裂縫的深度，裂縫深度比裂縫寬度更加重要，而國(guó)際、國(guó)內(nèi)的規(guī)范并沒有這方面的規(guī)定。從以上可知需要更深入的基礎(chǔ)理論探索和研究，并取得工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠驗(yàn)證，以便能進(jìn)一步得到完善推廣，提高我們的混凝土有害裂縫控制水平。