地下超长大体积混凝土结构变形裂缝控制.doc

地下超长大体积砼结构变形裂缝控制近年来，工程建设规模迅猛发展，结构形式日趋大型化。地下超长大体积砼结构形式出现频率越来越高，其裂缝控制问题是普遍性的技术难题。一.超长大体积混凝土构概念所谓大体积混凝土结构，就是容易由温度收缩应力引起裂缝的混凝土结构，就几何尺寸而言，厚度应大于1.5米。其他厚度在20cm～100cm之间的结构，如水池、地下隧道、通廊、各种立墙及筏式基础等，严格来说，仅按几何尺寸不能算作大体积混凝土，但从温度收缩裂缝控制角度仍然称为大体积混凝土。所谓超长混凝土结构，就是伸缩缝间距大于砼规范规定的伸缩缝最大间距的结构。地下超长大体积混凝土构筑物，凡能满足工艺和构造要求，一般都能满足强度要求，关键问题是控制变形裂缝。二.混凝土裂缝产生的原因裂缝是固体材料中的某种不连续现象，属于结构材料强度理论范畴。混凝土变形受到约束，在其内部产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时便引起开裂。混凝土裂缝的成因分为两大类：由荷载引起的荷载裂缝和由变形变化引起的变形裂缝。国内外的调查资料显示，混凝土中80％的裂缝是变形裂缝，所以变形裂缝的控制应引起工程技术人员的高度重视。下面仅探讨变形裂缝问题。引起混凝土变形的因素有温度、湿度和地基变形。温度包括：水化热、气温、生产热、太阳辐射等，受冷收缩以及温度不均匀产生温差拉应力使混凝土产生温度变形裂缝。湿度的变化产生湿度变形包括：硬化收缩、干缩、炭化收缩、塑性收缩。混凝土在硬化过程中，水与水泥发生化学反应引起收缩称为硬化收缩。这种收缩有正有负，普通硅酸盐水泥混凝土为正，即缩小变形，而矿渣硅酸盐水泥混凝土为负，即膨胀变形。混凝土膨胀剂就是利用材料膨胀变形的特性；混凝土浇注后4～15小时，水泥水化反应剧烈，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩变形，同时骨料与胶合料间也产生不均匀的沉缩变形，由于这些变形都发生在混凝土终凝之前，故称塑性收缩。塑性收缩的量级很大，可达1％；大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩叫炭化收缩。炭化收缩的量级小，仅引起表面开裂；混凝土在干燥环境中，其内部的物理－化学结合水被蒸发，这些水分的蒸发引起显著的水泥石压缩，使混凝土产生干缩。三.控制混凝土变形裂缝的措施及其原理变形裂缝不像荷载裂缝那样在我国混凝土规范中有明确的计算公式并有严格的裂缝允许宽度限制，变形裂缝计算在规范中没有规定，即使是参考资料也很少且实用性不高，在实际工程中变形裂缝一般依靠设计人员对裂缝概念的理解和实践经验采取构造措施来控制。设置伸缩缝结构长度是影响温度应力的重要因素之一，每隔一定间距设置一条伸缩缝，可以削减温度收缩应力和混凝土的干缩应力。设置伸缩缝是控制结构变形裂缝的重要措施，在有条件的情况下应设置伸缩缝。我国混凝土设计规范中要求地下现浇钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距宜为30米。但是伸缩缝的设置有时影响建筑空间和外观，降低结构刚度，破坏结构整体性，而且常常由于施工质量原因在伸缩缝处漏水，伸缩缝处的堵漏难度比一般裂缝处要大的多。实践也证明，留缝与否并不是决定结构变形抗裂与否的唯一条件，留缝不一定不裂，不留缝不一定裂，是否抗裂与很多因素有关。在不宜留缝的地方，只要设计与施工紧密结合，采取合理有效的措施，不留缝或少留缝是完全可以做到的。我国已有多项工程在设计中取消或减少了伸缩缝，凡是采取了控制措施的，都取得了良好的效果。设置后浇带及加强带在施工期间保留一定宽度的临时性变形缝，待施工完毕一段时间后将其填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。此临时性变形缝称为“后浇带”。在不宜设置伸缩缝的结构中后浇带是一种扩大伸缩缝间距的有效措施，它可以减少混凝土结构施工期间的温度应力和收缩应力。因为地下结构遭受的最大温差、收缩、沉降的变形作用是在施工期间发生的，之后的温差、收缩就比较小，在此期间将混凝土分段浇注可以大大减少混凝土总的温差和收缩应力，从而起到减少裂缝的效果。为了减少清理后浇带的工作量，施工单位经常采用“跳仓浇注”，其效果与后浇带是一致的。近年来出现了设置混凝土加强带以减小混凝土变形裂缝的设计方法。所谓加强带就是在超长混凝土结构中，在一定间距内设置一个混凝土带，在该混凝土带中加入一定比例的混凝土膨胀剂，以膨胀剂产生的膨胀应力抵消混凝土结构中的收缩应力，以达到减小混凝土变形裂缝的目的。加强带设置间距应与混凝土设计规范中对伸缩缝间距的要求相同，一般控制在20~30米之间，带宽为1米。加强带可以代替混凝土后浇带，以减少后浇带后期的清理工作。但是，在一般情况下，设计人员并不知道施工单位用的是何种品牌的膨胀剂，不知道膨胀剂的性能参数，所以设计人员不能确定后浇带的间距、宽度和膨胀剂的掺入量，此项工作应由膨胀剂厂家设计。加强带内混凝土膨胀剂的掺量要严格执行国家的有关规定。同时加强带的设置为混凝土的浇筑顺序与管理增加了