钢筋砼结构【超长钢筋砼结构裂缝生成的原因及如何控制】

　　随着我国城市化进程的加快，大规模的小区越来越多，而大规模的小区往往都是几十栋房子放置于一个超长的大地下室之上，那么如何控制超长钢筋砼结构裂缝呢？本文仅对钢筋砼结构裂缝生成的原因和处理措施做一探讨。
　　1、裂缝生成的原因
　　1.1 干缩裂缝
　　混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。
　　1.2 温度裂缝
　　混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，从而引起温度裂缝。
　　1.3 荷载变形裂缝
　　由于设计中未充分考虑到所有荷载作用，以至砼结构超过受力极限，造成荷载变形裂缝。
　　2、控制裂缝的措施。
　　2.1 控制干缩裂缝的措施：
　　一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。
　　二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。
　　三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。
　　四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
　　五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
　　2.2. 控制温度裂缝的措施:
　　一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
　　二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。
　　三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
　　四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。
　　五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度。
　　六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
　　七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。
　　八是大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。
　　九是在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差。
　　十是加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。
　　十一是预留温度收缩缝。
　　十二是减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。
　　十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
　　十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
　　2.3荷载变形裂缝:
　　一、充分考虑荷载作用，以达到使用要求。
　　二、采取良好的保温隔热措施，如屋面设架空层，屋面保温隔热层和外围护墙选用保温隔热性能好的材料等。
　　三、每隔30～40m设一条后浇带。同时在楼板混凝土中添加多功能混凝土外加剂，全面改善混凝土的质量。
　　四、楼板配筋时考虑温度和收缩应力，将这部分配筋与受力钢筋叠加，沿长度方向中间1/3区域上部钢筋有50%钢筋拉通。
　　五、根据计算结果，对梁柱采取加强措施，特别是边柱和中部横梁，按计算结果加强了配筋。长度大于30m的梁，其腰筋加大加密。
　　六、控制应力集中裂缝，对孔洞周边采取有效的加强措施。
　　为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂，笔者在实践中总结出其主要作用为：
　　（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
　　（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。
　　（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
　　（4）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。
　　（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。
　　（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
　　（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
　　（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
　　（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
　　许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。 做好以上措施，应尽可能的避免混凝土裂缝。