混凝土结构有害裂缝控制
[摘 要]根据目前的研究水平、设计指南和施工工艺，各国土木工程界已经认识到：混凝土结构出现裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以人为控制的。一个现实的裂缝处理原则是把混凝土可见裂缝分为有害裂缝和无害裂缝两种，工程师的任务就是因地制宜地采取适当的工程技术措施把混凝土可见裂缝控制在无害范围内。即其工作是杜绝有害裂缝，减少无害裂缝的影响。
[关键词]裂缝 结构耐久性 混凝土 钢筋
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0147-01
1.引言
经过土木工程界 对混凝土裂缝的多年研究，已经取得的共识是可以把混凝土构筑物裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝两种。
1） 荷载裂缝：由设计动、静荷载产生的应力或次应力引起的混凝土裂缝。
2） 非荷载裂缝：由于结构变形（体积变化或形状改变）受到了外部或内部的约束：如温度（差）应力、收缩膨胀应力、不均匀沉降应力等引起的混凝土裂缝；以及钢筋锈蚀或碱骨料反应生成物体积膨胀引起的混凝土裂缝。
在荷载裂缝和非荷载（变形）裂缝这样一种分类中，哪一种比较常见而主要呢？国内外的统计资料显示：非荷载裂缝几乎占了全部混凝土构筑物裂缝的八成左右，荷载裂缝只有二成左右。当然，这八成左右的裂缝也包括了变形变化与荷载共同作用时以变形变化为主所引起的裂缝，而二成左右的裂缝中也包括了变形变化与荷载共同作用时以荷载作用为主所引起的裂缝。说明在工程实践中，更常见更主要的还是非荷载（变形）裂缝；在非荷载（变形）裂缝中，温度和收缩引起的裂缝又占了大多数。
（a）楼板收缩受双向约束引起的切角斜裂缝和中部贯穿裂缝（b）楼板承受均布荷载引起的对角线裂缝
裂缝分成有害裂缝和无害裂缝两种类型后，这个问题就比较容易解释清楚了。工程师的任务就是因地制宜地采取适当的工程技术措施把混凝土可见裂缝控制在无害范围内。即其工作是杜绝有害裂缝，减少无害裂缝的影响。
2.三代混凝土裂缝控制技术
土木工程界在处理混凝土有害裂缝的过程中，经历了一个从被动修补转向主动控制的过程，采用技术措施控制混凝土构筑物裂缝经历了三代，即第一代“永久变形缝法”，第二代“后浇带法”和第三代“无缝分块放抗法（跳仓法）”.
第一代“永久变形缝法”：是一种长期的习惯做法，包括现在一些沟道、水池、地下连续墙也仍在采用这种方法，确实能在一个较小的结构尺寸范围内内起到削减温度应力的作用。但也有不能克服的缺点：永久变形缝经常是渗漏水却又难以修复的地方，特别是水池结构更不易修复；在结构需要抗震时又难以满足抗震的特殊要求；在一些对建筑外观要求较高的建筑结构需要对称设置以符合美观的要求时它又成了一个难以处理的技术问题，以上这些不利因素促使第二代控制裂缝方法的出现。
第二代“后浇带法”：在施工中把一定长度的混凝土中间设置一条或几条后浇带，宽度一般在700mm～1000mm，浇筑“后浇带”混凝土，施工间隔为40～60天。此理论和方法在很多工程中加以使用，效果明显。同时也暴露出不少的不足之处：后浇带处容易成为结构、防水的薄弱环节；新旧交界混凝土交界很难处理好，两侧容易产生贯穿裂缝；“后浇带”留的时间较长，许多建筑垃圾不可避免地落入带内，基础底板钢筋既粗又密，使得清理工程非常艰难；且长时间两侧钢筋生锈、混凝土面后期凿毛、钢筋除锈均难清理干净，给施工带来不便。
第三代“无缝分块放抗法（跳仓法）”：是一种主动控制工程结构裂缝的设计和施工的原创施工方法，取代了以设计指定为主的永久伸缩缝、沉降缝法和以施工为主的后浇带法。其原理是根据结构长度与约束应力的非线性关系，即在较短范围内结构长度显著的影响约束应力，超过一定长度后约束应力随长度的变化趋于恒定。所以“跳仓法”采用先放后抗，先用较短的分块跳仓，以“放”为主以适应施工阶段较高温差和较大收缩。其后再连成整体，以“抗”为主以适应长期作用的较低温差和较小收缩。该法适宜流水作业，分仓浇筑，易于控制质量；相邻块浇筑间隙时间不少于七天，不超过十天，大幅度缩短了工期。目前在地下大体积混凝土中得到广泛应用，效果上已经基本达到了控制混凝土非荷载裂缝的目标，即消除有害裂缝，减少无害裂缝，满足工程结构耐久性的要求。以下为某工程跳仓的施工简图：
3.结论
有效的控制裂缝的产生除上述要求以外，还可以定量计算控制（涉及大量计算支持，不再赘述），同时要求“普通混凝土好好打”，要实现这简单的八个字非常不简单，涉及设计、监理、施工、材料等各个方面的工作：设计首先依靠精准的计算；施工优选有利于降低水化热、减少收缩、提高抗拉性能的混凝土配合比；施工中采取良好的保温保湿措施；混凝土强度保持在C20～C40之间，利用后期强度代替28天强度；加强构造设计减少约束效应；配置细而密的构造钢筋以提高混凝土的韧性；控制并降低水泥用量、坍落度、用水量和适宜的水胶比；合理优选外加剂和掺合料；严格控制粗细骨料的含泥量，监理的有效监管等。
结构裂缝的研究是一个未尽的课题，工程实践中判断有害裂缝与无害裂缝的界限并不一定是根据现行规范规定的裂缝宽度而确定的，现行规范规定的裂缝宽度是针对荷载裂缝而制定的，对于非荷载裂缝尤其是混凝土收缩裂缝，现行规范还没有成熟的指导意见或建议。真正影响混凝土结构耐久性的问题裂缝的深度，裂缝深度比裂缝宽度更加重要，而国际、国内的规范并没有这方面的规定。从以上可知需要更深入的基础理论探索和研究，并取得工程实测数据的可靠验证，以便能进一步得到完善推广，提高我们的混凝土有害裂缝控制水平。
