试论混凝土裂缝在设计阶段的控制

杨进宏

（包头市建设工程施工图审查中心，内蒙古 包头 014010）

在现代城市建设、工业及民用建筑的施工过程中，混凝土发挥了其他材料无法替代的作用。随着混凝土的商品化、散装水泥的推广、施工工艺机械化的发展，预拌混凝土、泵送混凝土得到了更为广泛的应用。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，使超长混凝土结构出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。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，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。针对如何在设计阶段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 混凝土裂缝的特点

混凝土在结硬的过程中发生收缩，温度变化时会热胀冷缩，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，这两种应力分别超过混凝土抗拉强度时就会导致混凝土开裂而形成收缩裂缝或温度裂缝。混凝土裂缝的基本特点如下：

（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%，一年后仍发展但己不明显。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。

（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/°C，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 在设计阶段防止混凝土裂缝的措施及构造

2.1 设置后浇带

后浇带是列入高规中的一种目前设计人员常采用的方法，它利用了混凝土早期收缩量大的特性，其设计思路是“以放为主”。主要作用是释放早期混凝土收缩应力，减小以收缩为主的变形。后浇带按其作用分为三种：1）为解决高层建筑主楼与裙房的沉降差而设置的后浇施工带称为沉降后浇带；2）为防混凝土凝结收缩开裂而设置的后浇施工带称为收缩后浇带；3）为防混凝土因温度变化拉裂而设置的后浇施工带称为温度后浇带。在设计后浇带时应明确规定后浇带的形式、位置、间距、宽度、钢筋处理、浇筑时间及后浇混凝土等要求。

（1）后浇带的形式

后浇带接缝形式有平直缝、阶形缝、企口缝等，接缝形式应加以明确。后浇带接缝处的断面形式，当墙、板厚度小于30cm时，可做成平直缝；当厚度大于30cm小于60cm时，可做成阶梯形或上下对称坡口形；当墙板厚度大于60cm时可做成企口缝。

（2）后浇带的位置

后浇带应设置在对结构受力影响较小部位，如梁、板的1/3跨部位、连续梁跨中、纵横相交部位或门洞口的连梁处。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。平面布置时要注意梁的布置宜平行于后浇带以免梁截断太多。

（3）后浇带的间距

规范规定为30～40m。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，一般应控制在30m左右。

（4）后浇带的宽度

理论上后浇带宽度只须1cm已足够保证温度收缩变形，但考虑施工方便，并避免应力集中，具体宽度应根据后浇带设置位置及混凝土厚度决定。后浇带的缝宽与墙、板厚度有关对底板厚度超过100厘米以上的，可根据后浇带处的接搓形式、钢筋搭接、施工难易程度等灵活掌握，当施工较困难时，后浇带缝宽可适当增加。规范规定后浇带宽度为800～1000mm。建议预留的宽度要考虑满足钢筋错开搭接要求，允许大于1000mm。

（5）后浇带的钢筋处理

后浇带内钢筋有断开搭接、贯通小断、增加附加筋3种。后浇带位置上，板钢筋采用搭接接头，以使两侧混凝土自由收缩，梁主筋断开困难较多，可不断开。板、梁可附加钢筋，一般为断开处钢筋面积的一半。后浇带两侧设钢筋网片，防止主体混凝土流入后浇带。板和墙钢筋搭接长度应不低于45d，且同一截面受力筋搭接不超过50%。

建议：梁上部钢筋，腰筋及板墙钢筋断后错开搭接或必要时先搭后补焊。梁下部钢筋不断，可适当加大配筋。这样即可大大减小梁钢筋全部不断对混凝土收缩形成的约束，又可避免梁钢筋全部断后造成的钢筋搭、焊接困难。

（6）后浇带的浇筑时间

规范规定宜在两个月后且浇筑时的温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。由于混凝土早期收缩量大，相对一年的收缩量，半月约占30～40%；1个月约占45～55%；2个月约占65～75%；半年约占80～90%，故应按规范执行，一般应保证两个月后浇筑。

后浇带后浇部分混凝土的浇灌时间，不同类型的浇灌时间是不同的，伸缩后浇带应根据先浇混凝土的收缩完成情况而定，不同水泥、水灰比、养护条件的混凝土，一般应控制在施工后60天进行，如工期非常紧迫，也应在2周以上，在建筑物基本完成沉降后，再浇注后浇带

（7）后浇带的混凝土处理

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，强度较主体提高一级。

后浇带支撑待后浇混凝土达到设计强度时方可拆除。

2.2 采用外加剂

在混凝土中加入外加剂，产生少量顶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。这种方法，在实际工程中有许多成功的例子。使用适当的膨胀剂配制成微膨胀混凝土，以补偿其收缩值。在现浇整体结构中，按计算的裂缝间距设置混凝土加强带，加强带的混凝土提高一个强度等级，并增加膨胀剂的掺入量，提高混凝土结构的自身抗裂强度，使其起到后浇带的作用。

2.2 施加预应力

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。当为满足建筑要求而采用该技术时，可考虑在采用必要的控制和抵抗温度应力的具体措施后增大温度伸缩缝的间距，但应结合工程收集资料具体分析。

2.3 有效配筋

地下室连续墙增设钢筋暗梁或双层双向配筋，采用小直径密间距布筋以提高结构抗拉强度；板面增设抗裂钢筋网，防止板面出现裂缝；框架梁及荷载较大、跨度较大的楼板设置无粘结预应力钢筋提高抗裂能力。

3 结语

本文从设计角度上分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。

[1]申敬.大体积混凝土温度裂纹控制设计探讨 J.陕西建筑,2010（3）：53-55.

[2]国家标准 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）S.北京：中国建筑工业出版社,2002.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制 M.北京：中国建筑工业出版社,1997.