超长地下室混凝土结构裂缝的控制措施
【摘要】本文根据具体工程设计和施工管理实践和体会，充分分析了超长地下室混凝土结构产生裂缝的原因，重点介绍了对超长混凝土结构如何有效控制裂缝的具体设计及施工措施。
【关键词】超长地下室；混凝土结构；裂缝；控制措施
建筑工程中，特别是超长地下室混凝土结构的裂缝较为普遍，裂缝的类型也很多，但按成因基本可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展，而城市土地资源稀缺，向地下及空中发展成为必然趋势，超长（即超过温度伸缩缝间距）地下室不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构中出现的各种裂缝有逐渐增多的趋势。根据作者多年的工作经验和体会，就超长地下室产生裂缝的类型和原因进行细致分析，并就如何避免产生这些裂缝提出一些具体措施，为设计和施工人员提供参考。
一、超长地下室混凝土结构产生裂缝的原因分析
在超长地下室结构中产生裂缝的主要有以下几种：沉降不均产生的裂缝、非结构变形产生的裂缝、施工产生的裂缝等。
1.设计方面原因
在设计过程中很多设计师都很严格按照承载能力的极限状态设计，但对混凝土结构适用性设计重视不够，结构适用性设计包括正常使用极限状态设计和性能化设计，正常使用极限状态设计是为了确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动以及其它影响使用的极限状态重视不够。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。
混凝土结构的适用性设计应包括三项设计目标：
（1）在构件变形的计算时，考虑特定情况的不利因素；
（2）保障建筑的做法、围护结构、装饰装修及设备设施等不出现明显的损伤；
（3）非荷载作用的影响。
上述三个方面是造成混凝土结构裂缝的主要原因。
2.材料方面原因
混凝土中水泥用量越大，含水量越高，表现为水泥浆量或含胶浆量越大，坍落度大，收缩越大。水灰比越大，收缩越大。混凝土拆模过早表面早期会大量失水。高强度混凝土徐变小，应力松弛低，脆性高并容易引起开裂。暴露面越大，包罗面越小，收缩越大。水泥品种不同收缩大小不同，故应根据结构厚度及特点选择水泥品种。砂岩作骨料时收缩大幅度增加，应避免使用。粗细骨料中含泥量越大收缩越大。早期养护时间越长，收缩越小。骨料粒径越粗，收缩越小，骨料粒径越细，砂率越高，收缩越大。水泥活性越高，颗粒越细比表面积越大，收缩越大。超细掺合料具有相同性质。大掺量高性能混凝土的早期塑性收缩和自生收缩较大，易引起开裂。外加剂掺合料选择不当可增大收缩。中低强度混凝土尽可能采用普通减水剂和中效减水剂，也可用掺量较少的聚羧酸高效减水剂，它的收缩较小，减水效果较好。不宜采用吸水率大的骨料及掺合料（骨料可以预先湿润）。注意水泥净浆收缩远大于砂浆，砂浆收缩远大于混凝土，严格控制混凝土的均匀性。
3.环境方面原因
风速较大，收缩越大，注意高空现浇混凝土的收缩问题。养护时尽量采用喷雾，效果较好。环境温度越高，收缩越大；停工暴露时间越长收缩越大。封闭或开敞环境中的裂缝程度取决于环境温湿度变化。及时回填土对混凝土的裂缝控制及防水都十分重要。环境湿度越大，收缩越小，环境温度越高，越干燥，收缩越大。
4.施工方面原因
由于施工方法不当，控制措施不到位，养护不及时养护时间不够，以及施工扰动都会造成混凝土裂缝。在浇筑时入模温度较低，水化温升，里表温差及降温速率大。收缩和环境降温同时发生，对工程更为不利。振捣时，特别是在梁板（或墙板）交接处，超振引起离析和大量泌水。泌水量大，表面含水量高，表面失水过快，早期收缩越大，表面容易产生裂缝。楼板浇筑后立即喷雾，二次压光，覆盖塑料薄膜，加强潮湿养护对控制早期塑性裂缝很有益处。
二、超长地下室混凝土裂缝的控制方法
1.设置结构温度伸缩缝、沉降缝
根据现行《混凝土结构设计规范》，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，采取永久式伸缩的方法。伸缩缝允许间距为30～55m（室内或土中长墙、剪力墙结构及框架结构），露天条件下为20～35m。规范的附注中又明确指出：如有充分依据和可靠措施时，上述规定可以增减。
2.后浇带的有效作用
后浇带是指现浇整体钢筋砼结构中，在施工期间保留的临时性温度和收缩变形缝，着重解决钢筋砼结构在强度增长过程中因温度变化、砼收缩等产生的裂缝，以达到释放大部分变形，减小约束力，避免出现贯通裂缝。后浇带应设在对结构无严重影响的部位，即结构构件内力相对较小的位置，通常每隔30-40一道，缝宽70-100CM。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般应控制在30m左右。填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从目前混凝土的收缩量来看，估计3～6个月方能取得明显效果，最短不少于45d。
3.设置膨胀加强带
由于普通混凝土存在收缩导致开裂破坏，结构设计一般是以设置临时性收缩变形缝的方法释放大部分收缩应力，经过一段时间后再以较大膨胀量的混凝土回填此缝。膨胀加强带的技术原理是在带内混凝土中掺加适量膨胀剂，通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和临位混凝土的约束下，在钢筋混凝土中产生一定的预压应力，使结构的收缩拉应力得到大小适宜的补偿，从而达到防止混凝土结构开裂破坏的目的。
4.增加钢筋配置量及附加构造配筋
混凝土结构的设计可采取增加钢筋的配置量，减小钢筋的间距和减小每排钢筋的间距等措施，预防厚度较大构件出现水化热温降裂缝。
构造配筋应细而密，楼板钢筋宜采用φ8-φ12间距120-150mm，双向对拉。楼板中电缆线管置于截面中部，转角区及应力集中部位应用钢筋网片加强。构造配筋直径过大或过密则会增加混凝土自约束拉应力，对于板墙，应当把水平构造钢筋配置垂直受力筋外边。预应力结构加强非预应力配筋，应发展部分预应力混凝土结构。大体积混凝土不宜采用预应力方法控制温度收缩应力，遇有保护层过厚的结构应增设钢筋网。
5.采用跳仓法施工
跳仓法是充分利用了混凝土在5到10天期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的“抗与放”特性原理，它是将建筑物地基或大面积混凝土平面机构划分成若干个区域，按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工，其模式和跳棋一样，即隔一段浇一段。相邻两段间隔时间不少于七天，以避免混凝土施工初期部分激烈温差及干燥作用，这样就不用留后浇带了。
跳仓法施工：底板分段长度不宜大于40m，侧墙和顶板分段长度不宜大于16m。跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。
三、结语
裂缝在超长混凝土结构中较常见且日趋增多，由于该裂缝的危害性及规范的局限性，设计人员及施工人员均应予以足够重视。对超长地下室混凝土结构裂缝采取“放”和“抗”相结合的措施是减轻超长混凝土结构裂缝比较有效的途径，但其中一些措施主要基于设计概念和定性分析，如何通过进一步的定量计算及实验验证，尚需做深入工作，具体工程在采用时应根据其各自特点，进行优化设计，制定出科学合理的技术保证措施，减少裂缝产生，确保工程质量。
参考文献：
[1] 金明彦. 超长地下室侧墙预应力抗裂技术应用研究[D]. 浙江大学 2008.