超长钢筋混凝土现浇楼板的裂缝控制
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摘要：钢筋混凝土现浇楼板裂缝是最常见的问题之一，根据工程中处理裂缝的经验以及温度应力的本质，工程界提出了“抗”与“放”的裂缝控制原则，通常根据这两种方法来解决因未设置伸缩缝而产生的温度应力。“抗”与“放”的原则在实际工程中应用比较普遍，本文主要从设计、材料和施工等多个方面对其进行了具体的阐述和讨论。
Abstract: cast-in-place reinforced concrete slab is one of the most common problems, according to the nature of crack treatment project experience and temperature stress, engineering circle has put forward "the principle of crack control resistance" and "release", usually based on the two kinds of methods to solve the resulting from the expansion joints shall not set temperature force. "Resistance" and "release" principle in the practical engineering application is relatively common, this article mainly from the aspects of design, material and construction and so on are described and discussed.
Keywords: long cast-in-place reinforced concrete floor; crack control; post-pouring belt; prestressed
中图分类号：TU375文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1、引言
钢筋混凝土现浇楼板由于整体性好、耐久性好和抗震性能好等优点，近年来已广泛应用于工业建筑与民用工程。但是，钢筋混凝土现浇楼板，尤其是超长楼板经常会出现一些裂缝，这些裂缝在混凝土浇筑成型初期往往是无方向性的，并且长度和宽度都较小，对构件没有构成危害，但随着混凝土龄期的增长，在外荷载和环境温度的反复作用下，裂缝逐渐变大，从而引起钢筋腐蚀，构件抗裂安全度降低，构件有效截面积减小等。对于裂缝的控制工程界提出了“抗”与“放”的原则，通常根据这两种方法来解决因未设置伸缩缝而产生的温度应力。
所谓“抗”就是在结构中加入一定的压力来抵抗温度变化带来的拉应力，具体说来就是使结构材料具有足够的抗拉强度和极限拉伸来抵抗约束内力。其方法有很多，预应力方法就是一个典型代表。在对温度应力进行计算以后，有针对性地设置预应力钢筋，通过张拉在楼板中预先引入一定程度的压应力来抵消因混凝土收缩而引起的拉应力，这种方法对解决平均温度应力较有效，能达到限制裂缝宽度的目的。其他方法有选用高强材料、使用膨胀剂、掺加纤维、组合结构(如钢管混凝土)等等。
所谓“放”就是使材料和结构具有大的变形能力以减小构件间的相互约束，也就是说通过减少或减弱结构的约束条件来达到释放温度应力的方法。首先，可以在保证结构安全的基础上通过减小竖向构件如墙、柱的侧向刚度，使得原来侧向变形较大的柱子对上部楼层侧向变形的约束程度降低，以达到大幅度减小梁柱、楼板结构中的温度应力。其主要方法有设置伸缩缝、安装橡胶支座、设置滑动层、将柱一分为二减小构件尺寸等等。
采用“抗”的措施时，必须有足够的强度设备;然而采用“放”的措施时需有充分的变形余地。工程中，一般较多采用“抗放兼施，以抗为主”。在采取具体的防治方法时，主要从三个方面考虑:结构的设计，材料的选取以及施工方法的选择。
2、设计方面
2.1 结构型式
超长混凝土结构的选型对裂缝的发展有很大的影响。混凝土楼板裂缝主要是温度应力引起的，合适的结构型式可以减小温度应力，减少裂缝的发展，所以，承重框架布置在受温度应力影响最大的方向和结构长度相对较短的方向上。超长结构的温度应力归因于约束，那么要控制应力，首先要先从约束着手。边柱的抗侧刚度较其他柱对约束贡献较大，对于超长混凝土框架结构，应尽量采用大柱网，若有条件，在边柱可设置橡胶支座。
2.2 配筋
在控制混凝土裂缝问题上，加强配筋也是目前比较可行的现实途径之一。超长混凝土裂缝产生的主要原因是结构内部的应力超过了结构的极限抗拉应力。所以，一方面可以采取减小应力的方法来控制裂缝的开展，另一方面也可以采取提高结构的抗拉能力来防止裂缝的产生。为了控制超长混凝土结构裂缝的出现，对现浇板除应配置满足构件承载力及构造要求的钢筋外，在结构允许的范围内，尽量采用直径细、根数多的方法，即细筋密配，增强构造配筋，以控制混凝土收缩裂缝的发生。
2.3 设置后浇带
目前对于超长混凝土裂缝控制的问题，工程上多采用设置后浇带来解决。现浇混凝土构件通常在硬化过程的初期就会完成大部分干缩变形量，在正常情况下，混凝土达到设计强度后再发生的变形量就很小了。因此，在施工过程中可以在适当位置留置后浇带，在大部分变形量完成后再用高一个标号的混凝土浇筑后浇带，就可以最大限度地避免有害裂缝的出现。后浇带应贯穿整个横断面，设置在结构受力较小的部位。小跨梁开间或受力较小的部位，后浇带一般设置在梁跨三分之一处。平面布置时，梁应平行于后浇带以免产生太多断梁。按高规规定，后浇带间距为30m-40m，具体工程应综合考虑建筑物长度、气候和结构的约束情况等。
3、材料方面
3.1 水泥的选择
混凝土强度和耐久性的增强主要取决于水泥的性质，当使用不合格的劣质水泥配制混凝土时，常导致混凝土构件的裂缝和破坏，因此，应严格控制水泥的质量。同时，水泥的品种对混凝土的收缩影响较大，水泥的含量不同，收缩量大小也有差异。从降低收缩量的角度考虑，我们一般可选用粉煤灰水泥或者普通硅酸盐水泥，不易选择早强水泥，忌选择细度太细或标号太高的水泥。另外，混凝土中的水泥用量也会对混凝土的收缩产生影响。目前，在高层建筑中经常通过增加水泥用量来提高强度等级，这必然增大水泥的水化热，从而加剧超长楼板的温度收缩，裂缝开展严重。
3.2 骨料的选择
合理选用粗骨料的粒径和颗粒级配，可以降低粗骨料的空隙率。混凝土中，骨料主要起约束作用，因此提高骨料质量，增加粗骨料数量，适当降低砂率有利于减少混凝土的收缩，其中提高骨料质量是基础。我们易选择弹性模量较大的骨料(粗骨料)，如白云岩、石灰岩、石英岩，忌用砂岩，不要为了满足泵送施工流动性的要求而选择粒径太小的骨料，那样容易造成收缩量的增加。
3.3 合理配料
从增加极限拉应变和降低收缩方面考虑，需如下配料:水灰比小、水泥用量较少，粗骨料含量较大。目前广泛应用的泵送商品混凝土的供料方式以及强度等级对配料的要求却与上述原则矛盾。然而，“双掺技术”是解决这一矛盾的有效办法。“双掺技术”就是在混凝土中掺加粉煤灰和减水剂。粉煤灰的微珠效应和火山灰活性效应，优良性质的粉煤灰在一定掺量下(水泥重量15%-20%)混凝土强度增加，密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量降低，坍落度损失变小。
4、施工方面
4.1 确保混凝土施工质量
混凝土施工质量对超长混凝土结构楼板是否开裂十分重要。若混凝土质量好，70m 长的混凝土结构也不会开裂(不采取其他手段);相反质量不好，30m 长也会裂得十分严重。在建筑材料上，降低水泥用量、正确的水灰比、骨料的级配好、保证砂石质量、加强养护等等都能减少混凝土的收缩量，确保混凝土的施工质量。同时，加强混凝土的搅拌和振捣，提高混凝土的密实度。
4.2 预应力技术
无粘结预应力技术作为一种主动抗裂措施，运用在超长结构中可以取得比较好的效果。施加预应力的混凝土结构，特别是超长混凝土结构，在龄期5天左右张拉部分预应力筋(约20%)，待混凝土达到设计强度后结合结构施工顺序再张拉全部预应力筋， 这样可增强梁板刚度。通过张拉预应力钢筋使得混凝土中产生较大的预应力，可基本抵消混凝土的温度应力和混凝土收缩时产生的拉应力，从而达到扩大温度伸缩缝间距不设后浇带的目的。
4.3 混凝土添加剂的选择和楼板的浇筑时间
混凝土早期膨胀大，后期的收缩也大，混凝土更易开裂。考虑结构强度安全，膨胀不需太大且在硬化14d 基本结束。可以选用膨胀率不大但后期收缩小的添加剂。同时使用添加剂时，应注意其对混凝土养护的要求。温度应力对混凝土结构的影响主要是温度下降引起的混凝土开裂，所以超长混凝土结构浇筑的时间以较冷的季节为好。
5、结束语
混凝土裂缝形态多种多样， 混凝土结构产生裂缝的原因也较为复杂。从裂缝的起因分析，可以分为为:混凝土结构受力裂缝、混凝土的塑态裂缝、混凝土变形约束裂缝、混凝土化学反应胀裂。针对裂缝形成的不同原因，有目的性的采取预防处理办法，从设计、材料和现场施工管理等方面做到严格控制和规范施工，就一定可以有效的缓解钢筋混凝土现浇楼板裂缝的发生。
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