摘 要：本文论述了混凝土结构裂缝生成的原因，以东莞市某工程地下室顶板超长混泥土结构裂缝控制为例，探析了超长混凝土结构裂缝控制的措施。
关键词：混泥土，超长结构，裂缝控制
随着经济的发展，人们对生活设施提出了更高的要求。在我国的民用建筑工程中，超长结构越来越普遍，与此同时，超长结构的开裂也成为长期困扰建筑施工和设计人员的一个棘手问题。可见，在超长混泥土结构设计中，为了有效地控制裂缝，技术人员必须认真研究，充分结合建筑的使用功能和环境状况，采取合理技术措施。
一、超长混泥土结构出现裂缝的原因分析
引起混泥土结构出现裂缝的原因归纳起来无非两种：一是荷载，二是变形。在具体的工程建筑实践中，由变形引起的裂缝现象更为普遍，这种变形的诱因又包含有三种不同的情况，即温度和湿度以及地基沉降。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，统称“变形作用引起的裂缝”。
1、温度应力导致开裂
热胀冷缩现象对于建筑结构的影响很早就受到了人们的重视，对此采取了保湿隔热的措施来最大限度地减少由环境温度产生的影响。建筑物的环境温度主要由太阳辐射在建筑物表面产生的日照温度和空气温度构成，在结构或构件变形受约束的时候，应力也随之产生。对于超静定结构，在建筑物的环境温度改变的情况下，无论内外约束，都会使温差产生的温度变形无法自由释放，从而导致结构产生温度应力，当此应力大于混凝土抗拉强度时，即产生裂缝。
2、收缩应力导致开裂
混凝土的硬化过程是一个湿度发生显著变化的物理-化学过程，这一过程会产生不同程度的体积收缩。首先是水泥浆化学结合过程中产生的“硬化收缩”或者叫“自生收缩”，它与环境湿度变化无关；当环境湿度降低之后，则会产生“毛细收缩”，它是由混凝土中细孔及微毛细孔中水产生的毛细压力使水泥石压缩变形，导致混泥土收缩变形的。外界环境更趋干燥之后，物理-化学结合的吸附水也随之进一步蒸发，从而引起显著的水泥石压缩，产生“吸附收缩”。
3、地基沉降导致开裂
建筑物基础出现竖向不均匀沉降，就会引起基础结构产生附加应力，当这些附加应力大于混泥土结构的抗拉能力时，裂缝就不可避免了。
二、工程概况
东莞市某小区工程设有地下停车库，地下层为现浇框架结构。为了达到高层建筑的埋深要求，地下车库顶板与大楼的主体结构连为一体，东西长度为305m，南北宽度135米，超出了规范的长度，开发商要求无缝设计。该工程属于典型的超长结构，必须考虑温度效应及混凝土自身收缩效应。
三、地下室顶板超长混泥土结构裂缝控制措施
根据混泥土裂缝的成因及其特点，本工程地下室的超长混泥土顶板的设计和施工采取了如下几种措施来控制裂缝。
1、设置后浇带
设置后浇带是当前广泛应用的一种预防和减少超长混泥土结构因温度应力产生裂缝的主要措施。这一措施的原理是利用了混泥土早期收缩量大的特点，通过对早期的收缩应力充分释放，来降低混泥土由于温度变化和收缩导致的开裂。尽管其施工工艺要求不高，但也不可掉以轻心，否则，会因为某一个环节的施工错误而无法达到预期效果，为整个工程留下安全隐患。为了确保后浇带达到预期的理想效果，本工程设计与施工单位共同讨论，加强了如下几个方面的工作。
（1）设计好后浇带的设置间距和留设位置
《高层建筑混凝土结构技术规程》对于后浇带的设置作出了明确的规范：“现行框架结构室内或埋入土中的钢筋混泥土结构伸缩缝最大间距为55米，露天为35米”，一般情况下，“应在30-40米的间隔设置后浇带，带宽为1000毫米。”本工程在东西方向大约50米间距各设置了一个后浇带，带宽为800毫米，这样就确保了后浇带两侧的混泥土可以相对自由地收缩。通常情况下，后浇带的留设位置应在小跨梁开间或受剪力较小的部位，本工程的两处后浇带都设置在梁跨中的三分之一处，并且将其设计为与梁平行，这样既减少了后浇带部位的受力，又减少了梁的折断，确保了顶板结构的牢固性。
（2）控制好后浇带的施工时间
有文献指出，相对于一年的收缩量，第一个月占整个收缩量的50%左右，第二个月则会占到65%至80%。因为混泥土的早期收缩最为显著，因此，为保证取得预期效果，本工程在地下室顶板混泥土施工结束两个月之后才开始后浇带的施工。后浇带混凝土采用的是无收缩混凝土，比主体混凝土的强度提高了C5级，后浇混凝土的模板摘除时间也尽量做到了延后，以保证达到设计强度。
（3）严格按照正确的施工方法和养护方法
为了避免顶板主体的混泥土流到后浇带，后浇带的两侧应当设置钢筋网片，本工程在浇筑后浇带之前，对接缝处实施了表面凿毛工艺，在清洗干净接缝表面之后还刷了一层水泥净浆。后浇带混泥土施工结束之后，要严格进行混泥土的养护操作，养护时间要超过一个月。根据混泥土的降温养护需要，本工程主要采用了湿麻袋覆盖的养护措施，对混泥土内水分的保持起到了很好的作用，有效地控制了表面裂缝的产生。
2、采用补偿收缩混凝土
补偿收缩混泥土的制作工艺并不复杂，一般是在普通混泥土中加入5%至10%的微膨胀剂即可获得。微膨胀剂可以使混泥土中的部分自由水变成结晶水，从而令其产生一定的膨胀，钢筋则会对混泥土的膨胀产生约束；与此同时，钢筋自身也会由于和混泥土一起膨胀而产生拉应力，并进而形成具有预压应力的混泥土，提高混泥土的抗裂性。如果用σc表示预压应力，用μ表示混凝土的配筋率（%），用Es表示钢筋的弹性模量（MPa），用ε2表示混凝土的限制膨胀率（%）。那么预应压力可以表达为：
σc=μ・Es・ε2 （1）
正常环境下，一般的混泥土在空气中的收缩值是εy为（4～6）×10-4，极限拉伸值εp为 （1～2）×10-4。根据公式（1）可知σc与 ε2属于正比例关系，混凝土的限制膨胀率ε2的控制能够通过调整外加剂的掺量来实现。按照补偿收缩混泥土的技术要求，混泥土早期（半个月）养护阶段产生的限制膨胀率 ε2应为 （2～4）×10-4，则对应的预压应力 σc为 0.2MPa～0.7MPa。
本工程采用的是高效UEA-H型混泥土膨胀剂，掺量控制为6%，使地下室顶板混泥土的膨胀率（4～6）×10-4，为这就足以抵消导致混凝土开裂的全部应力，使裂缝控制在理想的预期范围内。在后浇带中掺入了8%的UEA-H型混泥土膨胀剂。这样就形成了后浇带处大、两则小的膨胀应力曲线，使超长结构混泥土的收缩力得到了相应的补偿。
3、增强基础结构刚度
很多工程实践证明，只要增强下部结构刚度，并协调处理好上下部结构的变形情况，由地基沉降导致的顶板裂缝就可以得到有效的预防。本工程地基土质属于低压缩性土，有较高均匀承载力，因此，基础采用梁板式筏基，为了避免由于地基沉降导致地下室混泥土顶板开裂，在两个方向各设置了若干道伸缩后浇带，以使混凝土自身的收缩应力和温度应力能够得到大部分的释放，在上部结构内凹部分地下室顶板采用微膨胀混凝土，以控制整体结构的裂缝，同时增加附加钢筋以抵抗由于沉降差引起的附加应力。
4、加强施工阶段的技术管理
细节决定成败。在地下室超长混泥土结构顶板的施工阶段，本工程在混泥土配料、搅拌、运输以及浇筑等各环节都安排了专业技术人员进行指导和监督，严把各种配料的质量关，精确计算材料配比并反复进行了多次试配，确保满足混泥土的强度等级，水灰比严格控制在0.5以下。在混泥土的浇筑过程中，在一定的间隔内分别预留了5个测温孔，严密监控温度变化，根据变化情况对温控措施进行调整。混泥土浇筑完毕之后，及时采用湿麻袋覆盖，一个月之内坚持每天进行淋水保湿养护。
四、结语
超长混泥土结构裂缝控制是一门不断完善的综合技术，以上所述仅仅是根据工程实际需要阐述了其中的冰山一角。工程建设的研究和实例都说明，需要综合运用多种技术措施，同时，还必须充分考虑工程的实际情况，综合分析具体工程及其所在区域的抗震设防要求来进行设计，才能收到裂缝控制的理想效果。
参考文献：
[1]韩素芳等.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M]. 北京：化学工业出版社，2004.
[2]孙科学.超长结构无缝设计的裂缝控制[J].房材与应用.2006.08.
[3]曹忠华，吕庆红.超长混凝土结构裂缝控制方法及应用研究[J].工程与建设.2009.04