防止混凝土温度收缩裂缝的设计方法研究

樊慧芳

（临汾电力设计院，山西 临汾 041000）

随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。其中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。下面针对如何防止和减轻超长混凝土结构收缩裂缝的措施提出一些建议。

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的，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。

1.1 收缩变形的特性及影响因素

一般混凝土最终收缩应变约3～5×10-4，其特点是早期收缩快，半年可完成第一年收缩量的80～90%，一年后仍发展但已不明显。其影响因素主要有混凝土强度等级，水泥品种，水灰比，坍落度等。

1.2 温度变形的特性及影响因素

混凝土温度线胀系数一般为1.0×10-5/℃，其变形随温差而变化，一般发生在混凝土结硬一直到房屋使用期间。其影响因素有季节温差，内外温差和日照温差。

2 设置混凝土后浇带，减少温度裂缝

2.1 设置混凝土后浇带，减少温度裂缝

在混凝土施工时采取后浇带分工施工，新版高层规程和混凝土规范中规定：每30m留出施工后浇带，其宽800mm-1000mm。由于混凝土收缩变形随时间的增长而增加，初期收缩料快，一个月时完成50%，规范规定后浇带混凝土在2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，是国内外通用的减小混凝土收缩不利影响的有效方法。

2.1.1 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。

2.1.2 后浇带处，板、梁可附加钢筋，一般为断开处钢筋面积的一半。

2.1.3 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。

2.1.4 后浇带两侧设钢筋网片，防止主体混凝土流入后浇带。

2.1.5 后浇带混凝土施工前应清理凿毛，浇筑时振捣密实，并精心养护。后浇混凝土采用无收缩或微膨胀混凝土，强度较主体提高一致。

2.1.6 后浇带支撑待后浇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

2.2.1 加强屋面保温措施，采用高效保温材料，设置外墙保温层。

2.2.2 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。控制现浇板混凝土强度等级不宜大于c35，后浇带列入高层规程后已在大量工程中广泛使用。其主要作用是减小混凝土早期以收缩为主的变形。防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝目前仍然应首先或主要采用设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的综合措施。考虑目前混凝土温度收缩裂缝的趋于增多以及超长混凝土结构的抗震性能。建议采用上述综合措施，房屋总长宜控制在120m内。

2.2.3 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%，分布钢筋最小为埭6@250。

2.2.4 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。

2.2.5 框架梁及现浇梁高≥600mm者均设2埭12腰筋，腰筋细而密间距不大于200mm。每侧腰筋配筋率不宜小于0.1%。

2.2.6 檐口板，外露栏板应双面双向配筋，上下端头各配2埭10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。每一方向配筋率不宜小于0.1%，以上板在有受力钢筋处，实配钢筋尚应考虑温度收缩应力影响予以适当增大。

2.2.7 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

由于后浇带延长工期，钢筋断面的搭接、焊接和清理凿毛给填缝施工带来一定麻烦，处理不好会带来隐患。采取连续施工方法。预应力混凝土可增强梁板刚度，梁板中所产生的预压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，从而达到扩大温度伸缩缝间距不设后浇带的目的。经对调研了解到：梁板在采用无粘结予应力混凝土后，平面尺寸84×48m，未设后浇带，使用良好。

2.3.1 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，在实际工程中有许多成功的例子。施工时可整体加入外加剂，也可局部加入做成膨胀混凝土加强带来代替后浇带。应用时要注意外加剂的技术条件，并注意保温养护。

2.3.2 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，减小或抵消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。

对于不同建筑应结合各自特点，通过有效的分析或计算慎重考虑各种不利因素对结构内力和裂缝的影响，确定合理的伸缩缝间距。后浇带不能起到伸缩缝的作用，对于超长且对裂缝敏感的建筑，应结合加入外加剂（预应力）的办法以解决混凝土长期使用过程中，受温度等外界影响的应力收缩。

3 结语

3.1 温度收缩裂缝是超长混凝土结构中较常见且日趋增多的裂缝，由于该裂缝的危害性及规范的局限性，设计人员应予以足够重视。

3.2 本文从设计角度上简析了混凝土收缩和温度变形的特性，影响因素以及温度收缩裂缝的成因和基本特点，以使设计人员建立最基本的概念来针对性地结合具体工程特点考虑防止和减轻温度收缩裂缝的具体措施。

3.3 “设置后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的综合措施”注重结构概念设计，对裂缝采取“放”“防”“抗”相结合的构想。工程实践证明，对防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝比较有效，但其中一些措施主要基于设计概念和定性分析，如何通过进一步的定量计算及实验验证，尚需做深入工作，具体工程在采用时应根据其各自特点，并结合本地区8°抗震设防要求综合考虑。

[1]车宏亚主编：钢筋混凝土结构原理天津大学出版社，1990，3

[2]王赫主编：建筑工程事故处理手册中国建筑工业出版社，1998，8.