超长混凝土结构的裂缝分析与控制

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发布时间：2021-09-08

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超长混凝土结构的裂缝分析与控制
刘睿
(辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006)
[摘要]随着水利事业迅速发展，净水车间、物资储备库、地下交通等超长工程屡见不鲜，随之
而来的是结构开裂问题凸显了出来。本文分析了超长混凝土结构裂缝产生的主要原因，阐述
了当前混凝十裂缝控制中存在的问题，并结合温度作用分析实例给出相应的处理方法。
[关键词]钢筋混凝土；裂缝；控制
[中图分类号]TV544+．91 [文献标识码]B
混凝土抗裂性能差，出现裂缝的概率较大。混凝土开
裂会导致构筑物的耐久性降低、功能失效等问题，严重时
还会影响结构的强度与使用性能。所以从设计到施工到养
护都要给予高度重视，把裂缝控制在国家现行规范允许的
范围内。潮湿、腐蚀侵蚀、水压力水位变化等等因素，由于
环境类别较高，对地下结构提出了更高的要求，GB50108-
20081《地下工程防水技术规范》和GB 50010—2OLO(混凝土
结构设计规范》严格规定裂缝宽度不得大于0．2 ITlrl。
1超长混凝土结构的裂缝成因
许多混凝土结构出现不同形式的裂缝，这是一个比较
普遍的现象。近代科学关于混凝土强度的研究及大量工程
实践所提供的经验表明，结构物的裂缝是不可避免的。肉眼
可见的裂缝范围一般为0．05 rnlYl，不小于O．05 rnrn的裂缝
称为宏观裂缝，宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。一般工业
与民用建筑中宽度小于0．05 inrn的裂缝对使用都无危险
性，故假定具有小于O．o5 mm裂缝的结构为无缝结构。
结构混凝土裂缝成因主要有以下几种：1)混凝内外温差
过大时会产生温度裂缝，也是裂缝产生的主要因素之一。水
泥水化是个放热过程，其水化热为165~250 J／g，随混凝土水
泥用量提高，其绝热温升可达5O～80℃ 。混凝土在浇筑后，
由于体积大，集聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内
部温度将显著升高，这样在混凝土内部产生压应力，在外表
面产生拉应力，由于此时混凝土的强度低，有可能产生表面
裂缝。在降温变化时，混凝土浇筑后经过一段时间，混凝土
从较高温度逐渐降温，引起混凝土收缩，同时由于混凝土中
多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形，受到地基和结
构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生开裂。2)由荷
载作用产生的裂缝。当荷载产生的混凝土拉应力其大于混
凝土的极限拉伸值时，则引起结构开裂。这一类裂缝在设计
阶段均进行了核算和控制。3)施工缝，后浇带，变形缝等设
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置不合理，甚至取消设置，照成结构超长，容易引起混凝土
开裂。4)施工没严格按设计的配合比进行计量配料，混凝土
振捣不到位，养护时间不够等因素。
2 裂缝控制对策
2．1设计阶段控制裂缝
2．1．1 钢筋的配置
根据经验，在温度应力较大处配置一定数量的温度构
造钢筋；在应力复杂位置，如突出的墙体、突变的墙段、开
孔洞及埋套管的部位适当增加一些构造钢筋，作局部增强
处理。另外，对受力钢筋进行优化，遵循“小直径、小间距”
有利抗裂的原则，在通过钢筋等强度代换后，建议将水平
钢筋间距控制在100 mm左右，一般不宜超过150 rnm；水
平钢筋常放在竖筋外侧有利于减少墙体竖向裂缝开裂。
2．1．2 水泥的选择
宜选用中、低水化热、干缩性小的品种，宜选用普通硅
酸盐非早强型水泥或矿渣硅酸盐水泥，不宜用硅酸盐(纯
硅)水泥。在满足强度、抗渗及和易性要求下，减少单位体
积混凝土的水泥用量和用水量。混凝土中掺入高效减水
剂、缓凝剂等外加剂和适量粉煤灰，改善混凝土的流动性、
保水性，降低水化热。
2．2 施工阶段控制裂缝
2．2．1 混凝土备料
配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量。控制混
凝土的入泵坍落度在140~160 in．in范围内，大于160玎un
坍落度的混凝土不得超过10％，严禁现场加水。因为混凝土
坍落度过大，稍加振捣即出现石子下沉，浆体上浮，容易产
生收缩裂缝，同时由于在混凝土拌合物有多余水量，混凝土
硬化后，随着水分的蒸发比较容易出现干燥收缩裂缝。
2．2．2 混凝土的浇筑温度
混凝土的浇筑温度，是指混凝土从搅拌机出料后，经过