超长混凝土收缩和温度变形引起的裂缝最常见, 这类裂缝属非结构性裂缝, 裂缝很小时一般不致影响构件承载力和结构安全, 但裂缝很大时( 有害裂缝) , 就会影响结构的耐久性和整体性, 同时也会造成使用上的不便。下面对如何防止和减轻超长混凝土结构收缩裂缝的设计提出一些建议,供有关人员参考。
1 温度收缩裂缝的原因和特点
混凝土在硬化过程中, 由于水化作用引起体积收缩; 当温度变化时会像其它物体一样产生热胀冷缩, 尤其是超长结构更为明显; 当这两种变形受到约束后, 在结构内部就会产生收缩应力和温度应力, 这两种应力在混凝土中产生的主拉应力分别超过混凝土抗拉强度, 主拉应变超过混凝土极限拉应变时, 就会导致混凝土开裂而形成收缩裂缝和温度裂缝。此类裂缝一般发生在混凝土浇注后半月至数月内, 主要影响的部位是应力较集中部位及温度变化较大的部位, 一般为底层和顶部数层梁板以及外墙、挑檐、栏板等外露构件。
2 防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝设计建议
2.1 设置混凝土后浇带, 减少温度裂缝
采取以放为主的原则进行设计, 在混凝土施工时采取后浇带分段施工。新版高层规程和混凝土规范中规定: 每隔30m留出施工后浇带, 其宽800～1000mm。由于混凝土收缩变形随时间的增长而增加, 初期收缩较快, 一个月时完成50%, 规范规定后浇带混凝土在两个月后浇灌, 此时混凝土收缩大约可以完成70%。这种在施工阶段采取防裂措施, 是国内外通用的减少混凝土收缩不利影响有有效方法。设计时应注明以下几点:
(1) 后浇带位置上, 板钢筋采用搭接接头, 以使两侧混凝土各自自由收缩, 梁主筋断开困难较多, 可不断开。
(2) 后浇带处, 板、梁可附加钢筋, 一般为断开处钢筋面积的一半。
(3) 后浇带应从受力影响较小的部位通过, 如梁板1/3跨度处, 连梁跨中等, 不必在同一截面上,可曲折而行, 只要将建筑物分开两段即可。
(4) 后浇带两侧设钢筋网片, 防止主体混凝土流入后浇带。
(5) 后浇混凝土采用无收缩或微膨胀混凝土,强度较主体提高一级。
(6) 后浇带支撑待混凝土达到设计强度时方可拆除。
2.2 采取构造措施控制减少混凝土应力收缩执行以防为主的原则进行设计, 对结构应力集中部位及温度变化较大部位采取措施, 加强结构整体性, 提高构件抵抗变形开裂能力。
(1) 加强屋面保温措施, 采用高效保温材料,设置外墙保温层。
(2) 对有嵌固( 梁或墙) 的现浇板, 应沿支撑周边配置上部构造钢筋, 且在板角处沿两个方向布置或按放射状布置。
(3) 根据工程经验, 新版混凝土规范将现浇板单向板分布钢筋的间距和数量都有提高, 单位长度上的分布钢筋不小于受力钢筋面积的15%, 且不小于板截面的0.15%, 分布钢筋最小为Φ6@250。
(4) 在温度收缩应力较大的现浇板中, 如一层和顶层, 在表面应布置双向温度收缩钢筋, 支座处要满足受力要求。
(5) 框架梁及现浇梁高≥600mm者均设2Φ12腰筋, 腰筋细而密间距不大于200mm。
(6) 檐口板, 外露栏板应双面双向配筋, 上下端间各配2Φ10温度抵抗筋, 新版混凝土结构规范规定间距12m设置一道20mm宽温度伸缩缝。
(7) 控制混凝土强度不宜大于C35, 强度高混凝土收缩性大, 易产生裂缝。
2.3 采取外加剂和施加预应力补偿混凝土收缩
(1) 在混凝土中加入外加剂, 产生少量预压应力来补偿混凝土硬化过程中产生的收缩应力和温度应力, 从而使裂缝控制在无害范围内。这种施工方法, 可减少后浇带或不设后浇带。
(2) 预应力混凝土可增强梁板刚度, 所产生的预应力可抵消由于混凝土温度变化和收缩产生的轴向拉应力, 减少或消除混凝土开裂的可能性, 从而达到扩大伸缩缝间距, 不设后浇带。所施加的预应力必须是专门用于抵消温度收缩的预应力。
3 结语
对于不同建筑应结合各自特点, 注重概念设计, 对裂缝采取放、防、抗相结构的构想, 设计者不能简单地采取某些措施就草率地增大伸缩缝间距, 而应通过有效的分析或计算, 结合加入外加剂( 预应力) 的办法以解决超长混凝土长期使用过程中, 受温度等外界影响的应力收缩。
参考文献
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[2] GB50010- 2002混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002
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