試論混凝土裂縫在設計階段的控制

楊進宏

（包頭市建設工程施工圖審查中心，內蒙古 包頭 014010）

在現代城市建設、工業及民用建筑的施工過程中，混凝土發揮了其他材料無法替代的作用。隨著混凝土的商品化、散裝水泥的推廣、施工工藝機械化的發展，預拌混凝土、泵送混凝土得到了更為廣泛的應用。隨著建筑向大型化和多功能發展，超長（即超過溫度伸縮縫間距）高層或大柱網建筑不斷出現，混凝土強度等級的提高，施工中泵送混凝土工藝的應用，使超長混凝土結構出現的溫度收縮裂縫有逐漸增多的趨勢。這類裂縫屬非結構性裂縫，裂縫很小時一般不致影響構件承載力和結構安全，但裂縫很大時，就會影響結構的耐久性和整體性，同時也會造成使用上的不便。針對如何在設計階段防止和減輕超長混凝土結構收縮裂縫的措施提出一些建議。

1 混凝土裂縫的特點

混凝土在結硬的過程中發生收縮，溫度變化時會熱脹冷縮，當這兩種變形受到約束后，在結構內部就會產生收縮應力和溫度應力，這兩種應力分別超過混凝土抗拉強度時就會導致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫。混凝土裂縫的基本特點如下：

（1）收縮變形的特性及影響因素

一般混凝土最終收縮應變約3～5×10-4，其特點是早期收縮快，半年可完成第一年收縮量的80～90%，一年后仍發展但己不明顯。其影響因素主要有混凝土強度等級，水泥品種，水灰比，坍落度等。

（2）溫度變形的特性及影響因素

混凝土溫度線脹系數一般為1.0×10-5/°C，其變形隨溫差而變化，一般發生在混凝土結硬一直到房屋使用期間。其影響因素有季節溫差，內外溫差和日照溫差。

2 在設計階段防止混凝土裂縫的措施及構造

2.1 設置后澆帶

后澆帶是列入高規中的一種目前設計人員常采用的方法，它利用了混凝土早期收縮量大的特性，其設計思路是“以放為主”。主要作用是釋放早期混凝土收縮應力，減小以收縮為主的變形。后澆帶按其作用分為三種：1）為解決高層建筑主樓與裙房的沉降差而設置的后澆施工帶稱為沉降后澆帶；2）為防混凝土凝結收縮開裂而設置的后澆施工帶稱為收縮后澆帶；3）為防混凝土因溫度變化拉裂而設置的后澆施工帶稱為溫度后澆帶。在設計后澆帶時應明確規定后澆帶的形式、位置、間距、寬度、鋼筋處理、澆筑時間及后澆混凝土等要求。

（1）后澆帶的形式

后澆帶接縫形式有平直縫、階形縫、企口縫等，接縫形式應加以明確。后澆帶接縫處的斷面形式，當墻、板厚度小于30cm時，可做成平直縫；當厚度大于30cm小于60cm時，可做成階梯形或上下對稱坡口形；當墻板厚度大于60cm時可做成企口縫。

（2）后澆帶的位置

后澆帶應設置在對結構受力影響較小部位，如梁、板的1/3跨部位、連續梁跨中、縱橫相交部位或門洞口的連梁處。不必在同一截面上，可曲折而行，只要將建筑物分開兩段即可。平面布置時要注意梁的布置宜平行于后澆帶以免梁截斷太多。

（3）后澆帶的間距

規范規定為30～40m。建議具體工程應結合建筑物長度、氣候環境特點綜合考慮，一般應控制在30m左右。

（4）后澆帶的寬度

理論上后澆帶寬度只須1cm已足夠保證溫度收縮變形，但考慮施工方便，并避免應力集中，具體寬度應根據后澆帶設置位置及混凝土厚度決定。后澆帶的縫寬與墻、板厚度有關對底板厚度超過100厘米以上的，可根據后澆帶處的接搓形式、鋼筋搭接、施工難易程度等靈活掌握，當施工較困難時，后澆帶縫寬可適當增加。規范規定后澆帶寬度為800～1000mm。建議預留的寬度要考慮滿足鋼筋錯開搭接要求，允許大于1000mm。

（5）后澆帶的鋼筋處理

后澆帶內鋼筋有斷開搭接、貫通小斷、增加附加筋3種。后澆帶位置上，板鋼筋采用搭接接頭，以使兩側混凝土自由收縮，梁主筋斷開困難較多，可不斷開。板、梁可附加鋼筋，一般為斷開處鋼筋面積的一半。后澆帶兩側設鋼筋網片，防止主體混凝土流入后澆帶。板和墻鋼筋搭接長度應不低于45d，且同一截面受力筋搭接不超過50%。

建議：梁上部鋼筋，腰筋及板墻鋼筋斷后錯開搭接或必要時先搭后補焊。梁下部鋼筋不斷，可適當加大配筋。這樣即可大大減小梁鋼筋全部不斷對混凝土收縮形成的約束，又可避免梁鋼筋全部斷后造成的鋼筋搭、焊接困難。

（6）后澆帶的澆筑時間

規范規定宜在兩個月后且澆筑時的溫度宜低于主體混凝土澆筑時的溫度。由于混凝土早期收縮量大，相對一年的收縮量，半月約占30～40%；1個月約占45～55%；2個月約占65～75%；半年約占80～90%，故應按規范執行，一般應保證兩個月后澆筑。

后澆帶后澆部分混凝土的澆灌時間，不同類型的澆灌時間是不同的，伸縮后澆帶應根據先澆混凝土的收縮完成情況而定，不同水泥、水灰比、養護條件的混凝土，一般應控制在施工后60天進行，如工期非常緊迫，也應在2周以上，在建筑物基本完成沉降后，再澆注后澆帶

（7）后澆帶的混凝土處理

后澆帶混凝土施工前應清理鑿毛，澆筑時振搗密實，并精心養護。后澆混凝土采用無收縮或微膨脹混凝土，強度較主體提高一級。

后澆帶支撐待后澆混凝土達到設計強度時方可拆除。

2.2 采用外加劑

在混凝土中加入外加劑，產生少量頂壓應力來補償混凝土硬化過程中產生的收縮應力和溫度應力，從而使裂縫控制在無害范圍內。這種方法，在實際工程中有許多成功的例子。使用適當的膨脹劑配制成微膨脹混凝土，以補償其收縮值。在現澆整體結構中，按計算的裂縫間距設置混凝土加強帶，加強帶的混凝土提高一個強度等級，并增加膨脹劑的摻入量，提高混凝土結構的自身抗裂強度，使其起到后澆帶的作用。

2.2 施加預應力

預應力混凝土可增強梁板剛度，梁板中所產生的預壓應力可抵消由于混凝土溫度變化和收縮產生的軸向拉應力，從而達到擴大溫度伸縮縫間距不設后澆帶的目的。當為滿足建筑要求而采用該技術時，可考慮在采用必要的控制和抵抗溫度應力的具體措施后增大溫度伸縮縫的間距，但應結合工程收集資料具體分析。

2.3 有效配筋

地下室連續墻增設鋼筋暗梁或雙層雙向配筋，采用小直徑密間距布筋以提高結構抗拉強度；板面增設抗裂鋼筋網，防止板面出現裂縫；框架梁及荷載較大、跨度較大的樓板設置無粘結預應力鋼筋提高抗裂能力。

3 結語

本文從設計角度上分析了混凝土收縮和溫度變形的特性，影響因素以及溫度收縮裂縫的成因和基本特點，以使設計人員建立最基本的概念來針對性地結合具體工程特點考慮防止和減輕溫度收縮裂縫的具體措施。

[1]申敬.大體積混凝土溫度裂紋控制設計探討 J.陜西建筑,2010（3）：53-55.

[2]國家標準 《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）S.北京：中國建筑工業出版社,2002.

[3]王鐵夢.工程結構裂縫控制 M.北京：中國建筑工業出版社,1997.