超长混凝土结构后浇带抗裂作用影响因素分析

王 玮

(太原美运家园房地产开发有限公司，山西 太原 030400)

超长混凝土结构后浇带抗裂作用影响因素分析

王 玮

(太原美运家园房地产开发有限公司，山西 太原 030400)

介绍了超长混凝土结构后浇带的原理，并对横穿后浇带的钢筋、后浇带设置形式、处理方式、建筑结构类型等影响后浇带抗裂作用的因素进行了分析，为后浇带的进一步研究奠定了理论基础。

超长混凝土结构，后浇带，裂缝，浇筑

0 引言

随着国民经济的不断发展与施工技术水平的日渐提高，混凝土结构在实际工程中的应用范围越来越广，随着结构材料所能达到的强度不断提高及新型材料的不断开发创新，新的结构形式不断涌现，例如大跨度、超高层及超长混凝土结构等。本文针对超长混凝土结构施工后浇带做了简单分析。

超长混凝土结构的特征：

1)超长混凝土的规模使得混凝土连续浇筑量较大；

2)浇筑混凝土的强度等级较高，易造成混凝土水化热大，引起结构温度收缩变形较大；

3)控制裂缝的难度大。

由超长混凝土结构的特征可见，此类结构极易出现裂缝，裂缝对结构的承载力与正常使用都有直接影响，对结构而言，若严格按照规范要求设置变形缝，难免带来以下问题：

1)变形缝处的间距太小，使得在缝间的施工难度加大；

2)变形缝的宽度较小，当结构遭遇地震时，变形缝梁端的结构变形可能大于结构的变形缝的宽度，造成结构发生碰撞。

因此，对于不合适设缝的超长混凝土结构，需要有更合理的抗裂措施。实际工程中，后浇带因其不设缝而得到广泛应用。同时由于后浇带方法研究尚不成熟，工程实践经验远超理论研究，造成既未达到控制裂缝的目的，又形成大量混凝土裂缝的问题。美国规范也规定要采取必要措施，来应对结构可能遇到的开裂问题[1]。

1 后浇带原理

后浇带可视为短暂的施工缝，存在时间较短[2]，按照设缝用途相应的可分为三类[3]：

1)沉降后浇带。

设置沉降后浇带用以消除或降低因基础差异造成的结构不均匀沉降，以及主体结构与裙房之间由于结构类型与基础变形造成的沉降差；

2)温度后浇带。

设置温度后浇带，能够使得结构闭合前的温差变化引起的结构变形得到释放，避免开裂；

3)收缩后浇带。

设置收缩后浇带使得结构闭合前的应力集中得到充分释放，避免结构后浇带处闭合后的开裂。

设置后浇带的基本思路是“抗放兼施，先放后抗”[4]。温度应力对现浇混凝土一次浇筑规模比较敏感，而超长混凝土结构因尺寸较大相比一般结构的温度应力影响尤为显著。因此，为避免超长混凝土结构设置伸缩缝带来的不便，获得结构整体性，必须消除因温差变化引起结构开裂对结构的不利影响。考虑到结构的最大温差、收缩与沉降均集中发展在施工期间，在结构投入使用后，温差与收缩变形的影响相对较小，因此，结构由于温差与收缩变形引起的结构开裂多发生在早期，即施工期间。为消除或减小由于温差与收缩变形引起的结构早期裂缝，可采取两阶段法，即第一阶段将超长混凝土结构划分为若干段，分段施工，段与段之间留出一定宽度的距离，使得各段内的混凝土的温度应力与收缩变形得到充分释放，在第二阶段将各独立施工段浇筑成整体，共同抵抗结构第二次浇筑的混凝土的温度应力与收缩变形，这就是后浇带的施工原理。

2 后浇带的影响因素分析

后浇带的目的是在不设置变形缝的同时达到避免结构开裂，影响其抗裂作用的因素主要可以分为以下四个方面：横穿后浇带的钢筋、后浇带的设置形式、后浇带的处理方式以及建筑结构类型[5-7]。

2.1 横穿后浇带的钢筋

后浇带处断开的不仅是混凝土，钢筋也相应断开，而楼板的钢筋布置为纵横双向布置，因此必然有钢筋横穿后浇带，同时，梁腹纵向附加钢筋亦有可能穿过后浇带两类。

楼板钢筋的布置为双层布置后浇带处的钢筋分为上下两排，因此，钢筋的主要断开方式有上排钢筋断开下排钢筋贯通、上排钢筋贯通下排钢筋断开、上排和下排钢筋全部断开三种。当后浇带处的钢筋为完全断开时，钢筋受到结构变形的约束，使得后浇带两侧的结构变形不能完全得到释放，削弱后浇带作用；当纵向钢筋全部断开时，后浇带把结构分为左右两个相互独立结构，结构的温差变形不受约束，能够得到充分释放，因此，通常将后浇带处钢筋全部断开。

钢筋的变形能力与强度均远大于混凝土，因此通过设置合理数量的梁腹纵向附加钢筋就能达到控制温度收缩裂缝的作用，实现结构抗裂。

2.2 后浇带设置形式

1)后浇带宽度。

后浇带宽度不仅对结构应力释放产生影响，同时对施工的便利程度亦有一定的影响，后浇带的理论宽度比较小，但是在实际工程中，为了施工便利，避免后浇带宽度过窄使得混凝土浇筑成为难题，引起后浇带处混凝土的二次开裂，规范且便利起见，工程中后浇带的宽度常取1 000 mm，文献[8]对后浇带宽度亦做了具体规定。

2)后浇带设置间距。

后浇带的设置间距应与结构应力释放能力相关，而结构释放应力的能力与结构变形能力有关，因此结构体系、结构抗侧刚度及后浇带闭合前的变形对后浇带的间距起控制作用。由于后浇带的设置受到结构刚度等因素的影响，因此很难给定一个同时满足不同结构类型的后浇带间距的数值，合理后浇带间距必须考虑结构类型，按照经验对所有结构统一后浇带间距的做法不可取。

3)后浇带设置位置。

后浇带的设置必将使得结构的整体性遭到破坏，同时对结构抗震性能亦有所影响，为尽可能减小设置后浇带对结构带来的影响，对后浇带的设置位置就提出了较高的要求，使得后浇带设置处结构受力较小，同时应满足施工要求。实际工程中，避开结构弯矩与剪力较大的位置，后浇带通常设置在靠近支座的1/3跨度处，最大程度的降低设置后浇带对结构性能的影响。

4)后浇带接缝形式。

为了提高后浇带界面结合处混凝土的粘结性，后浇带的接缝通常被设置为不同的类型，主要形式有平直缝、阶梯形、企口缝与V形缝等等。后浇带接缝裂缝需要考虑支模方便，考虑到楼板厚度较小较薄，以设置成平直缝为宜；不同高度的梁应该采用不同的接缝形式，当梁高比较低(≤600 mm)时，以设置成阶梯缝为宜，当梁高超出一定限制(>600 mm)时，以设置成企口缝或者V形缝为宜。

2.3 后浇带的处理方式

1)后浇带封闭时间。

混凝土在浇筑后的水化热释放的规律是先逐步增大，达到峰值后逐渐降低[9]，浇筑一年后，混凝土因失水而导致收缩变形达到稳定，此后结构不会产生裂缝。显而易见后浇带处闭合时间越晚，结构因温差变化与收缩变形造成的应力集中释放的就越充分，结构出现裂缝的几率就会越小，同时结构交付时间越晚，都使得结构造价提高，对经济性不利，需平衡考虑，因此后浇带闭合时间为3个月左右。

2)后浇带混凝土等级。

后浇带处混凝土浇筑的时间差使得不能一次浇筑，因此新旧混凝土的特性必将有所差异，为结构后浇带处的整体性，一般是选用比两侧混凝土高一个等级的混凝土浇筑后浇带。

3)后浇带施工技术。

后浇带使得结构混凝土不能一次浇筑，后浇的混凝土浇筑时，旧混凝土已经硬化，必将对结构整体性有所影响，因此，需采取措施，保证新旧混凝土的接缝处的粘结强度，实际工程中的做法首先要对接缝处旧混凝土进行清洗、打毛，对后浇带处新混凝土进行洒水养护，以保证新旧混凝土的粘结。

2.4 建筑结构类型

建筑物的结构体系不同，其变形能力亦有所差距，而对温度差异与收缩变形的敏感程度亦不同。杆件结构的抗侧刚度比较小，属于柔性结构，对结构约束比较弱，对温度差异与收缩变形的敏感程度比较小，而剪力墙结构的抗震刚度较大，属于刚性结构，两种类型的结构因温度和混凝土收缩所引起的应力必然会有所差异。

3 研究中存在的问题

实际工程中后浇带的应用要领先其理论研究，由于技术措施差异和养护等理论的欠缺造成大量混凝土开裂，目前对后浇带研究主要存在以下问题：

1)未考虑结构体系及结构变形能力的影响，造成目前对后浇带的间距设置多依据经验判断，因此差异悬殊；

2)盲目通过提高后浇带处混凝土强度解决混凝土浇筑时间差带来的问题，缺乏理论基础与实际例证；

3)超长混凝土结构设置后浇带对结构整体性与抗震性能的影响尚无基础研究数据。

4 结语

1)解释超长混凝土结构这种新型结构出现的背景与特征；2)对影响后浇带抗裂作用的四个因素进行详细分析；3)针对已有研究，提出目前研究尚存在的问题。

[1] ACI Committee 224，Control of cracking in concrete structure[S].

[2] 王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科技出版社，1987.

[3] 周 星，李 峰，周 岩.浅谈后浇带结构及其施工[J].甘肃科技，2003,19(11):92-93.

[4] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

[5] Mats Emborg，Stig Bemander.Assessment of risk of thermal cracking in hardening concrete[J].Journal of Structural Engineering Oct,1994(5)：2893-2912.

[6] D Pettersson,S Thelandersson.Crack development in concrete structures due to imposed strains[J].Material and Structures,2001(34):7-20.

[7] Stig Bernander.Avoidance of thermal concrete at early ages state of the art report on practical measure to avoiding early age thermal cracking in concrete structure,1998.

[8 ] 11G101-1，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图[S].

[9] 王铁梦.工程结构裂缝控制“抗与放”的理论及其在“跳仓”设施施工的应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

Analysis of influencing factors on the cracking resistance of over-long concrete structure

Wang Wei

(TaiyuanMeiyunFamiltyReal-estateDevelopmentCo.,Ltd,Taiyuan030400,China)

The paper introduces the principle for the post-pouring belt of the super-concrete structure, and analyzes the factors affecting the anti-crack of the post-pouring belt of the reinforcement of crossing post-pouring belt, the allocation of the belt, and the architectural structural types, so as to lay the theoretic foundation for the research on the belt.

super-long concrete structure, post-pouring belt, crack, grouting

2015-08-23

王 玮(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0037-02

TU375

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