超长混凝土结构裂缝分析及控制
摘要：近年来，随着我国城市建设不断加快，建筑工程不断朝着大型化和多功能化方向发展，不断涌现超长、超大和大柱网建筑结构。然而，通常情况下，结构越长，温度及收缩变形就越大，越容易引起结构开裂。当裂缝宽度比较大时，不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且还会锈蚀钢筋，碳化混凝土，缩短结构的寿命。
关键词：超长混凝土;裂缝;分析;控制
引言
由于混凝土抗压强度较高而抗拉强度很低(约为其抗压强度的 1/10)，当结构受力或温度、湿度发生变化时将导致混凝土产生拉应力，从而极易产生裂缝。随着建筑向大型化和多功能化方向发展，超长、超大和大柱网建筑结构不断涌现，随之带来了混凝土强度等级的提高、清水混凝土、泵送混凝土等施工工艺的广泛应用，使混凝土结构开裂有逐渐增多的趋势。当裂缝宽度较大时，不仅降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能;而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。因此，必须在设计和施工方面同时采取有效的控制措施予以解决。
一、混凝土概述
混凝土是一种凝胶体人造石料。超长混凝土结构具有混凝土用量多、水化热大，极易产生裂缝，必须有效控制混凝土结构有害裂缝的出现。
二、超长混凝土结构的特点
国内外目前对超长混凝土结构还没有一个严格的定义。一般认为大面积混凝土结构就是指以整浇混凝土楼面结构的长度或宽度是否超过规范不设缝的限制要求为标准的。这里的大面积混凝土结构即为超长混凝土结构。超长混凝土结构包括以下几个方面的特点：楼面一个方向或两个方向超长，平面尺寸较大，楼板厚度<200mm。在混凝土收缩和温度变化的作用下，混凝土浇筑后，楼面发生较大的变形，结构将产生较大的应力，从而导致混凝土产生裂缝。引起超长混凝土结构产生裂缝的主要原因包括温度和收缩应力。
三、混凝土裂缝分类及产生原理
1、混凝土结构的裂缝分类
(1)微观裂缝：肉眼看不见的裂缝，在混凝土结构中的分布不规则、不贯通。
(2)宏观裂缝：肉眼看得见的裂缝，一般不小于 0.05mm。混凝土结构宏观裂缝产生的原因主要有三种：1、外荷载引起的裂缝;2、次应力引起的裂缝;3、变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到束缚时产生应力，当次应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。
2、混凝土的外荷载、地基变形、温度收缩是超长混凝土结构裂缝产生的主要原因。
(1)由外荷载引起的裂缝
混凝土构件受外荷载作用，截面的拉应力超过混凝土的抗拉强度，截面产生裂缝，设计中可通过选择合理选择构件截面，混凝土强度等级，钢筋强度、数量和直径，通过计算把裂缝宽度控制在合理的宽度范围内。
(2)地基变形引起的裂缝
由于基础的水平位移或竖向不均匀沉降，使结构产生附加应力，超出混凝土的抗拉能力，使混凝土产生裂缝，由于地基变形导致的结构裂缝，可以通过增加下部结构刚度以及协调上部结构和下部结构的变形情况，能够较好的控制这类裂缝的出现。
(3)混凝土干燥凝结及温度变化裂缝
混凝土在凝结过程中，内部游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由内而外逐渐发生干燥收缩形变，温度变化时混凝土会发生热胀冷缩的温度形变，当这两种形变受到约束后，在结构内部就会产生收缩应力和温度应力，当这两种应力分别超过混凝土的抗拉强度时会使混凝土裂开形成收缩裂缝或者温度裂缝。超长混凝土结构中较常见的是在两种应力共同作用下产生的温度收缩裂缝。干燥收缩形变：大多数混凝土最后的收缩应变约 3～5×10-4，特点是前期收缩快，6 个月可完成第一年收缩量的 85%左右，一年后持续发展但由收缩应变产生的形变效果很小。影响原因主要有混凝土强度等级，水灰比，水泥品种，坍落度，养护程度和体表比。温度变形：混凝土线膨胀系数为 1X10-5/℃，温度每升高或降低 10℃，混凝土会产生 0.01%的膨胀或收缩，其形变由温差变化而产生变化，大多在混凝土凝结至结构使用期间发生。影响原因有四季温度变化，室内外温差等。温度收缩裂缝特点：温度收缩时干燥收缩和温度形变同时发生而产生的，他的分布大多数为干燥收缩和温度变形产生的裂缝的叠加，由于环境湿度和温度的改变发生变化，随时间变长而逐渐增多，干燥收缩裂缝或者温度裂缝二者中发生一种的开裂和危害程度远远不及温度收缩裂缝严重。按照实际结构构件裂缝发生的的时间、进展和变化、还有位置、形状、尺寸等特点。大多可以归类为以干燥收缩形、变为主或以温度形变为主，实际项目中常出现的是以干燥收缩形变为主的温度收缩裂缝，大多出现在混凝土浇筑后一年内，主要产生于半个月到数月之内。重点危害的位置及构件是底层和顶端几层的梁板和基础梁、挑檐等裸露在外的结构构件。梁板裂缝有不同的分布和特点，梁缝大多数垂平行于横向，分布在侧面，呈现梭形，表现为表面，深入或贯通。单向板缝以同宽度垂直长边。双向板缝比单向板缝更严重，横竖相交，无规律，大多数为贯通的，板面缝宽度大多数大于板底缝。因此在混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将裂缝控制在规范要求的范围内，以防产生有害裂缝。
四、超长混凝土结构裂缝控制应采取的设计措施
1、设置后浇带。
为减少混凝土硬化过程中的收缩应力，预留后浇带。后浇带宽度0. 8 m～1. 0 m ，间距30 m～40 m 左右，钢筋贯通不切断。一般两个月以后采用比原混凝土高一等级的无收缩混凝土浇灌密实。后浇带应通过整个横截面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带应选择在结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在一个部位搭接。
2、采用补偿收缩混凝土技术。
严格地讲，混凝土收缩受到约束时才会开裂。失水和降温是引起混凝土体积收缩的最常见原因。采用微膨胀剂配置混凝土，在结构中建立一定量的预压应力，从而补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内。
3、纤维混凝土技术。
在混凝土中掺加以聚丙烯为原料的短纤維 1.0kg/m3，可以有效地控制混凝土塑性收缩，改善混凝土的抗渗性能，提高抗冲击及抗震能力。
4、诱导缝应用技术。
在大面积、超长基础底板及混凝土墙上合理设置控制缝，现浇钢筋混凝土女儿墙伸缩缝的间距不大于 12m，诱导裂缝位置，控制裂缝的开展，合理释放应力。
5、填充墙分缝处理。
采用经过分缝处理后的填充墙体与主体结构相联，保证主体大部分结构构件受温度变化的影响降到最低，从而使结构的温差变形最小，减少温度裂缝的产生。
6、结构屋顶增加的保温隔热措施。
停车楼屋设计为水景屋面和种植屋面，有效解决屋顶保温隔热问题，同时成为了楼前景观的重要组成部分。
结束语
在实际施工中应该根据工程的不同特点、不同条件，在施工前、施工中和施工后，采取相应的预控措施，妥善处理温差的变化，正确合理地减少或消除温度变化引起的应力，把混凝土裂缝开展控制到最小程度，或者不出现裂缝。本文针对混凝土裂缝分类及产生原理、超长混凝土结构裂缝控制应采取的设计措施进行简要分析，仅供参考。
参考文献
[1]张玉明.超长混凝土框架结构裂缝控制研究[D].东南大学
[2]吕旭东.超长混凝土框架结构考虑温度和收缩的裂缝控制初步研究[D].重庆大学
[3]张平.超长混凝土结构温度裂缝及控制技术[D].浙江大学
[4]李轩直.温度和收缩裂缝控制措施在超长混凝土框架结构中的应用[D].重庆大学
作者：刘金钊
摘要：近年来人们对建筑物功能和布局的要求越来越高。一些商场和大型建筑物以及标准化工厂和其他建筑物已开始使用超长的钢筋混凝土结构。考虑到建筑物和结构的完整性要求，这些建筑物通常没有温度膨胀接头或温度膨胀接头，但间距超过了规格要求。对于超长结构体系，如果不采取相关措施，材料的收缩和流动的影响、建筑的水合热、季节温差和日照差等。结构变形约束将成为施工和使用过程中的变形载荷，最终导致结构大规模断裂，影响建筑的正常使用。
关键词：超长钢筋混凝土;裂缝控制技术;施工技术;
城市化进程也在加快，因此建筑业发展极为迅速。为了保证人民的生命财产安全，施工安全越来越受到重视，控制超长钢筋混凝土裂缝是施工工程中最重要的问题之一。此外，在过去20年中，商用混凝土泵送在建筑行业得到广泛应用，混凝土的不均匀性得到了显着改善，但这也增加了控制超长钢筋混凝土结构裂缝的难度。
新建教育用房工程施工总承包项目位于苏州市相城区高铁新城相城大道东、富翔路北，占地面积74887㎡，总建筑面积118510㎡，包括幼儿园(3层)、小学(4层)、中学(5层)、演艺中心(4层)、体育中心(4层)、宿舍楼(17层)、地库(1层，游泳池局部二层)7个单体及东西门卫室、辅助用房，其中地下建筑面积34039㎡，地上建筑面积84471㎡。地库为混凝土框架结构，边长约182～269m，周长约900m。
一、超长钢筋混凝土结构裂缝的成因
1.水化热的去除和增加。中国的钢筋混凝土施工技术取得了长足的进步，即商业混凝土泵送技术得到了发展，其优势在于从过去的硬流动性低的混凝土浇筑转变为流动性高的泵送浇筑，从混凝土现场搅拌转变为混凝土集中搅拌。经过这种改造后，水泥用量、水-水泥比和沙比将会大幅度增加，但同时聚集颗粒的大小将会减小，从而增加水合物的热量并造成裂缝。
2.结构应力增加。如今，建筑物越来越大，建筑形式也越来越多样化，因此钢筋混凝土的结构规模也越来越大，结构形式也比以往更加复杂，大部分都必须采用就地施工的方法。建筑施工现场出现越来越多的超长钢筋混凝土结构，增加了施工难度，使这种结构形式对各种变形造成更大的压力。
3.增编的不利影响。现在，为了满足不同建筑结构的需要，在施工过程中，会将一些附件和附件添加到钢筋混凝土中。副件和副件有很多类型但是，在检查过程中，只有具体的强度指标，但缺乏关于水合热和收缩变形影响的实验数据。虽然有些提供了实验数据，但实验过程和资格不够严格，导致一些附件严重增加了退出变形，有些甚至降低了可持续性。
4.忽略结构约束。目前，建筑企业在建筑内外结构设计过程中往往忽视结构钢筋混凝土的重要性，这是结构裂缝产生的重要原因之一。
5.日常维护方法不当。目前，尽管钢筋混凝土施工技术不断改进和创新，但施工中使用的维护方法尚未更新。他们基本上遵循了过去的简单方法。这种方法不能满足泵送混凝土大收缩、大温度变形的要求，也不能满足施工中钢筋混凝土的日常养护。
二、混凝土内部温度的监控
超长混凝土结构要求高施工质量，不仅控制原材料选择和质量控制，优化混凝土级配，加强对混凝土施工过程的控制，还加强混凝土内部温度的监测。添加膨胀剂将增加混凝土早期水合热。为防止或减少混凝土温度裂缝，内外温差控制在20.C以下。使用JDC-2混凝土温度计，四个代表性温度监测点在浇筑底板的对角线上对称排列。每个点为上下两个温度测量探头均为混凝土板底面50 mm，中间距表面400 mm，用于监测混凝土表面温度和内部温度变化，以便及时输入。混凝土早期水合热很高，头3天约60%的水合热释放，7天约90%。因此，1 ～ 3天内每2小时试验一次温度变化，4 ～ 7天内每6小时试验一次，然后每天测量两次，直至混凝土温度稳定且接近大气温度。通过现场温度监测，昼夜温差较大，白天最高温度13℃，晚上最低温度6℃。在混凝土最终验收后24小时内，内部温度迅速上升，温度达到24 ～ 72小时峰值，中心最高温度为35.5℃， 顶面层最高温度为26.8℃，底面最高温度为31.6℃。实测温度接近计算温度，混凝土内外及表面与环境之间的温差小于200C 测量点1处混凝土内外的温度曲线如图1所示。
三、裂缝的控制技术
1.钢筋施工裂缝控制技术。钢筋对混凝土有一定的约束作用。合理有效的施工加固措施可以防止混凝土裂缝的形成。除了设计和规范中规定的结构措施外，正确控制钢筋混凝土保护层厚度是控制钢筋施工裂缝最重要但容易被忽视的技术措施。在工程施工中，钢筋混凝土保护层厚度的控制是钢筋施工及验收的关键。本工程中钢筋保护层的控制，采用成品塑料垫块、混凝土保护块、钢筋马凳及型钢马凳等来控制钢筋保护层的厚度，确保钢筋保护层厚度满足设计要求。地面钢筋采用同强度混凝土垫块或者塑料垫块纵横间距@1m×1m设置;柱筋保护层塑料卡卡在外侧箍筋上，间距1.5m梅花型布置;墙体钢筋上纵横安装塑料垫块，间距1.5m梅花形布置。各种垫块尺寸准确，强度足够，固定量大。钢筋强度等级高，不易断裂。
2.模板施工中的裂缝控制技术。(1)模板支撑系统。模板支撑系统的安全性对于控制混凝土裂缝乃至结构安全性具有重要意义。根据核准的工作平面，该项目框架梁、板和柱由厚15 mm的木胶合板模板组成，并由40×40×2.5mm方钢辅以50×100mm木方为支撑，模板支撑体系采用承插型盘扣式脚手架和方钢加固系统。并且剪力墙的特殊形状柱全是钢的。所选模板和支撑系统应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，并能可靠地承受浇筑混凝土的质量、横向压力和施工载荷。在施工过程中严格控制支撑条的纵向距离、水平距离、台阶距离和垂直方向。可调整桁架的超高长度在指定范围内进行控制，且在施工期间不存在表面齐平或裂缝。后铸造带模型和其他零件同时安装，但是独立的。移除梁和腹板的底部壳体时，必须保留且不中断后流带样板，这可用于后流带的后续流道以及后流带两侧已流过的混凝土结构的支撑，以避免梁中出现裂缝拆除墙和柱壳时，只要结构构件没有丢失边缘和角点，且表面没有损坏，就可以拆除墙和柱壳;拆除梁和支撑壳的时间应根据相同条件下的试验强度来确定，并且必须拆除壳构件拆卸模板时，应文明施工，地面不会形成冲击载荷。
3.混凝土施工裂缝控制技术。纤维混凝土的搅拌过程不同于普通混凝土。 投料顺序为：水拌-纤维-细骨料-粗骨料，湿拌1分钟。然后加入水泥和粉煤灰3分钟。浇筑混凝土前应将纤维完全撕裂，搅拌后的断裂纤维应均匀分布在混凝土中。混凝土澆筑。混凝土应连续浇筑。一般采用50mm的振动棒进行振动。混凝土振捣时，振捣棒不得与钢筋、梁板模板接触。在梁、柱等钢筋密集的接头处，用25mm的振动棒进行振动，确保钢筋不损坏或遗漏。梁板混凝土分层浇筑，水坡控制在1：4左右，层厚控制在500mm以内。初凝混凝土不得振捣形成“冷缝”，待其完全固化后，作为施工缝处理。截面高度因梁而异。首先在板底以下20～30mm处浇筑深梁，静置0.15～0.50h。待混凝土表面基本沉降后，浇筑浅板位置，并振捣，使现浇混凝土第二次完成。
参考文献
[1]刘萍.浅谈超长混凝土结构裂缝控制技术研究.2020.
[2]郑晓红.超长钢筋混凝土梁板结构温度收缩裂缝控制研究.2019.
作者：樊舟龙 杨荣宽 刘彧西
摘要：根据混凝土结构裂缝控制的理论依据以及工程实践，采取对应的设计及施工措施，可以有效的控制超长混凝土结构裂缝的开展。本文根据混凝土裂缝成因，结合作者参与的多个超长混凝土結构项目所采用的设计方法及结构措施，探讨超长混凝土结构的设计及裂缝控制。
关键词：超长混凝土;结构设计;裂缝控制;预应力;诱导沟;伸缩缝;
1 超长混凝土结构裂缝成因
超长混凝土结构具体结构长度大，混凝土强度高、荷载差异性大、应力分布复杂，容易受地基变形、温度作用、外部荷载等影响产生各类裂缝。超长混凝土结构产生的裂缝包括微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝宽度小，分布无规律且不贯通，由混凝土材料特性决定，对混凝土结构强度及耐久性影响小;宏观裂缝宽度较大，一般大于0.05mm，由外力荷载、次应力、基础变形、温差变化等原因产生。
1.1 混凝土收缩引起的裂缝
混凝土的收缩裂缝产生于混凝土硬化干缩阶段，混凝土的收缩变形受制于各类构件及钢筋约束，混凝土因收缩受制于约束而产生拉应力或拉应变，当此拉应力大于混凝土的抗拉强度，或拉应变超过混凝土的极限拉应变时，混凝土结构将开裂以释放部分约束。混凝土收缩裂缝属于混凝土混合材料的固有特性，其影响的因素较多，包括水泥品种及混凝土配合比、混凝土施工质量，养护环境及方法、混凝土添加剂以及结构长度等。
1.2 混凝土构件受荷裂缝
混凝土构件在承受外力荷载以及次应力作用时，产生一定的变形，当拉应变大于混凝土的极限拉应变时，混凝土表面产生一定的受荷裂缝。根据工程经验，裂缝宽度控制在一定范围(0.1～0.3mm)，混凝土构件的承载力及耐久性可以满足使用需求。混凝土构件受荷裂缝的影响因素包括以下方面：构件受力特征及配筋率、荷载类型、钢筋类型及应力、钢筋直径及保护层厚度等。
1.3 温度作用产生的裂缝
混凝土构件受降温影响时，会导致混凝土构件温度下降而产生收缩，当混凝土构件收到其他构件及钢筋约束变形时，混凝土便产生温度作用拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时，产生温度裂缝。温度裂缝的产生与以下因素相关：混凝土结构长度、体积以及约束情况，混凝土强度，构件配筋情况，温度作用类型。
2 裂缝控制原则
超长混凝土结构裂缝控制主要采用“抗放结合、以抗为主、兼顾材料改良”的裂缝控制原则。“放”主要是指释放或减少混凝土结构的约束，减少因混凝土收缩在结构中产生的拉应力，例如设置伸缩缝、后浇带、滑动支座，采用跳仓法、膨胀加强带的做法。“抗”主要指加强结构刚度、强度以及施加预应力等措施，减小混凝土构件的拉应力，以控制裂缝宽度。“材料改良”指的是通过改良混凝土的材料及配合比，掺加相应的添加剂，减少混凝土在硬化阶段的收缩产生的裂缝并产生适当的压应力以减小降温产生的温度压应力。工程实践中，往往采用多种结构设计及施工措施相结合，抑制超长混凝土结构因各种因素产生的裂缝。
3 超长混凝土结构裂缝控制与工程实践
3.1 设置伸缩缝、双柱变形缝、诱导沟
通过设置伸缩缝、双柱变形缝、诱导沟释放和减少混凝土构件的约束，是裂缝控制最简单有效的方法，但需与建筑及设备专业协商，确定最优的设置方案。例如广州某机场航站楼项目，首层楼面采用无缝设计，平面尺寸达到550m×320m，结构设计在改良混凝土配合比及掺加相应添加剂的前提下，每80m设置一道贯穿地下室的诱导沟，诱导沟中间设置一道施工后浇带，诱导沟之间采用预应力控制温度应力，保证混凝土楼板不产生温度裂缝，即使产生裂缝也集中于楼板薄弱区域(即诱导沟位置)，降低后期检修维护的难度。
当建筑功能需求不能设置诱导沟及双柱变形缝时，且难于采用其他结果措施控制裂缝时，可以尝试设置窄缝来减少混凝土结构长度。
3.2 设置后浇带、膨胀加强带及加强施工养护措施
采用设置后浇带、膨胀加强带以及加强养护等施工措施，减少混凝土在水化硬化阶段的收缩，可以控制收缩裂缝的开展。后浇带可减少混凝土施工阶段的浇筑长度，通过分阶段浇筑混凝土，分段硬化，减少混凝土硬化阶段的收缩裂缝。根据规范要求，混凝土结构长度超出伸缩缝最大间距时，需要每30～40m设置施工后浇带。考虑到经济效益，大部分的超长混凝土结构采用设置施工后浇带来解决施工阶段的的收缩变形。
需要注意的是后浇带不能减少使用阶段温度作用产生的收缩裂缝，在不能控制后浇带的施工质量时，后浇带新旧混凝土交界面可能成为开裂渗水的隐患。故后浇带需要采用高一强度等级的微膨胀混凝土进行封闭，适当加强后浇带钢筋设置，封闭前需要凿毛旧混凝土浮浆并清理干净，浇筑时温度宜低于主体混凝土的浇筑温度，以减少后浇带封闭后的温度变化，从而降低后浇带处温度应力，减少裂缝。
采用膨胀加强带是通过在结构预设的后浇带部位浇筑补偿收缩混凝土，减少或取消后浇带和伸缩缝、延长构件连续浇筑的长度的一种技术措施，对于工期控制产生有利影响。
3.3 改良混凝土材料及配合比、参加混凝土添加剂
通过采用科学改良混凝土材料及配合比、掺加混凝土添加剂，减小施工阶段的收缩拉应力，甚至产生膨胀压应力。众所周知，混凝土抗压强度远远大于抗拉强度，压应力的产生有利于抑制混凝土裂缝的开展。超长结构混凝土材料，通过控制混凝土的水泥品种、坍落度、水灰比、砂率，掺加粉煤灰、矿渣粉等材料，可以显著减少混凝土施工阶段的收缩及裂缝开展。
采用补偿收缩混凝土技术，即在普通混凝土中添加一定比例的微膨胀剂，以钙矾石(或氢氧化钙)作为膨胀源，混凝土在水化过程中产生适量膨胀，在钢筋和邻位限制下，在钢筋混凝土中建立起一定的拉应力(0.2～1.0MPa，相应的限值膨胀率约为0.015～0.060%)，这一自应力能大致抵消混凝土在收缩时产生的拉应力，从而防止或减少混凝土构件的裂缝产生，试验研究和工程实践表明，补偿收缩混凝土对施工不当产生的微小裂缝(即使是渗水裂缝)具有一定的自愈合能力。
3.4 施加预应力
施加预应力可根据工程特点，可选择双向布置或单向布置预应力筋，可考虑不同结构部位的特点选择是否施工预应力。例如某机场项目，在狭长的指廊结构中，仅沿纵向长度设置预应力，在主楼部分，由于长宽长度均超长，两个方向均设置预应力。部分地下室超长侧壁为弧形侧壁，施加预应力会产生较大的次应力，反而对裂缝控制不利，故采用其他措施进行裂缝控制。
4 结语
混凝土开裂因素众多而复杂，超长混凝土结构裂缝控制对结构承载力及耐久性至关重要，目前我国对于超长结构裂缝控制尚未形成一致的设计方法，鉴于此种情况超长混凝土结构设计中，应根据混凝土开裂理论基础及工程经验，结合各种结构方案及施工措施，多重防护，控制超长混凝土结构的裂缝开展。
参考文献：
[1] 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010).中国建筑工业出版社，2010.
[2] 《补偿收缩混凝土应用技术规程》(JGJ/T 178-2009).中国建筑工业出版社，2009.
[3] 王铁梦.工程结构裂缝控制.北京冲国建筑工业出版社，2007.
作者：赵芳
【提要】
根据具体工程设计实践和体会，简要分析了温度收缩裂缝的基本特点，重点介绍了对超长混凝土结构如何有效避免裂缝。可供设计人员借鉴参考。
【关键词】
超长混凝土结构 温度 收缩 裂缝 措施
一、工程概况
本工程位于山东省曲阜市，为一大型的住宅小区项目。本项目总建筑面积(含地上及地下)为393436平米，地上建筑面积318512平米;其中商业及公建配套建筑面积29906平米，住宅建筑面积288606平米。地下建筑面积74924平米。建设地点为曲阜市西南大沂河北岸。项目总投资为7.8亿元人民币。
其中的六号地下车库采用了无梁楼盖的形式，总长度达425m，覆土1m厚，层高3.8m，项目的难点在于如何控制超长结构的温度收缩应力以避免裂缝。
二、 超长混凝土结构裂缝产生原因
结构温度应力、收缩应力是由于结构变形受到约束而产生的。当应力超过了材料的抗拉强度时，即会出现裂缝。由于混凝土的抗拉强度很低，若不采取措施，很难满足规范对裂缝宽度的要求。
温度应力产生的机理：混凝土是指采用胶凝材料将粗细骨料胶结成整体的复合固体材料的总称。其中的胶凝材料通常为普通硅酸盐水泥。在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，由于混凝土的导热系数较低，大量的热量积聚于内部使得内部温度升高，而表面的热量散发较快，导致内外温差过大。混凝土的温度膨胀系数约为10x10^-6m/m.K，即温度升高或降低1K，1m长的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。如纵长100m的混凝土，温度升高或降低30度(冬夏季温差)，则将产生30mm的膨胀或收缩，在完全约束条件下，混凝土内部将产生7.5MPa左右的拉应力，足以导致混凝土开裂。
收缩应力产生的机理：因混凝土内部水分蒸发以及水泥继续水化引起的体积变形称为干燥收缩。影响因素主要有水泥用量、水灰比、水泥品种和强度、环境条件。
三、 设计要点
1、设置后浇带。后浇带间距通常为30~40m，本工程设计为40m一道800mm宽后浇带，位置选择在应力较小的梁跨1/3处。后浇带钢筋不得截断，且增设不少于原配钢筋20%的附加钢筋，长度为伸入每侧后浇带1m，以方便钢筋搭接。温度后浇带应在浇筑完成后两个月后(此时混凝土收缩大约完成70%)方可采用提高一级的微膨胀混凝土进行浇筑。
2、本地下车库要求采用低水化热的水泥来配置混凝土，并加入适量的优质粉煤灰。并采用级配良好的粗骨料，严格控制其含泥量，并加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度。粉煤灰是表面致密的球形颗粒，由于粉煤灰的比表面积小，拌合需水量小，其干缩较小。
3、混凝土中掺加具有抗渗防裂作用的SY-T复合纤维增韧剂，掺量为混凝土胶凝材料的8%。对增韧剂的要求是满足国家相应标准，抗开裂性能比不小于50%，抗拉强度大于500MPa，补偿收缩混凝土限值膨胀率为水中养护14d不小于0.015%，空气中28天干缩率应不大于0.03%。
四、 施工要点
1、 控制温差
控制温差是解决混凝土裂缝控制的关键，混凝土施工时，应对混凝土进行温度控制。a、混凝土入模温度不宜大于30度，混凝土浇筑体最大温升值不宜大于50度。控制入模温度，可以降低混凝土内部最高温度。减少内部最大温升主要从配合比上进行控制。b、控制混凝土降温速率，每天温降不宜大于2度。减缓降温有利于混凝土强度增长，并充分发挥应力松弛效用，使混凝土不宜出现裂缝。
2、 加强混凝土养护
混凝土早期塑性收缩和干燥收缩较大，易于造成混凝土开裂。混凝土养护是补充水分或降低失水速率，防止混凝土产生裂缝，确保达到混凝土各种力学性能指标的重要措施。在混凝土初凝、终凝抹面处理后，应及时进行养护工作。混凝土终凝后至养护开始的时间间隔应尽可能缩短，以确保混凝土养护所需的湿度以及对混凝土进行温度控制。覆盖养护可采用塑料薄膜、麻袋、草帘等进行覆盖;喷涂养护剂是通过养护液在混凝土表面形成致密的薄膜层，以达到混凝土保湿的目的。由于本工程水泥中参加了粉煤灰，养护时间不应少于14天。
五、 结语
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。本文从设计及施工角度上简析了混凝土收缩和温度变形的产生机理及影响因素，以供设计人员参考。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，尚无法进行定量的计算，具体工程在采用时应根据其各自特点综合考虑。 【参考文献】
1、《土木工程材料》
浙江大学出版社
2、《混凝土结构收缩应力问题研究》
河海大学学报2002年1月
3、《混凝土结构工程施工规范》
GB50666
王铁梦 (冶金建筑研究总院 教授 博导)
〔提 要〕 钢筋混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中很重要的问题之一，特别是最近20年来，泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土均质性有了很大改善的同时，裂缝控制技术难度大大增加了，本文是在大量建设实践和现场实验研究基础上，概述了变形作用引起裂缝的原因，约束变形特征，抗与放的设计准则以及综合技术措施等。
〔关键词〕 裂缝 收缩 徐变 松弛 约束 抗拉应变“抗与放” 正常使用性 综合
1.概 述
20年来，在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联A. флолейт 教授的钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。
国内外关于荷载作用下钢筋混凝土构件的设计都有自己的经验公式，并已纳入有关规范，尽管计算结果出入较大，但毕竟可以参考应用。
但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起，包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)，收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝，统称“变形作用引起的裂缝”。 2.裂缝的直接原因 2.1 收缩及水化热增加
自从70年代末(1978～1979年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。 2.2 混凝土强度等级日趋提高
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的 选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。 2.3 结构约束应力不断增大
结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。 2.4 外加剂的负效应
外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。 2.5 忽略结构约束
国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。 2.6 养护方法不当
目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。 2.7 混凝土抗拉性能不足
这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉强 度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
综合上述，国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量(均质性)有很大的提高，对供应方式有重要的改进，但是对混凝土的裂缝控制的难度大大增加了，因此，这类问题不是我国特有的技术问题，是国际上钢筋混凝土的共性难题。 3. 大体积混凝土的定义
过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变，新的定义是：“任意体量的混凝土，其尺 寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体 积混凝土”，这是美国混凝土协会的定义。由此可见，在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝，特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，收缩换算为当量降温。 4. 钢筋混凝土承受变形应力的特点 4.1 “抗与放”设计准则
结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值，则内应力为零，也就不可能产生任何裂缝。如果变形受到约束，在全约束状态下则应力达到最大值，而变形为零。在全约束与完全自由状态的中间过程，即为弹性约束状态，亦即自由变形分解成为约束变形和显现变形(实际变形)。实际变形越大，约束应力越小;实际变形越小，约束应力越大，这种约束状态与荷载作用下的结构受力状态(虎克定律)有着根本区别。
在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要 求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，超过混凝土的抗拉强度，导致开裂。所以，提出了“抗与放” 的设计准则，应当在工程设计中，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用。从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
4.2 约束内力与结构刚度的关系
外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关，但在变形作用条件下，结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关，尚与结构刚度有关，这是约束内力与荷载内力的重要区别。
例如：一个简支梁的两端受到转动的约束，当梁沿截面高度为h，承受温差ΔT时(如预制板两端焊接于屋架上弦)，则梁上的
约束力矩M：
式中α——混凝土的线膨胀系数
(1)
约束力矩不仅与温差和截面高度有关，而且与梁的抗弯刚度成正比，刚度越大，约束力矩越大，这适宜于裂缝出现及扩展阶段，当然应当考虑钢筋混凝土的抗弯刚度是变化的。
当温差不断增加，钢筋混凝土构件进入极限状态时，裂缝充分发展，刚度下降并趋近于零时则力矩也趋近于零。所以，变形力矩不影响结构的极限状态，这一论断己为实验证实。但是裂缝影响使用(渗漏)及耐久性(钢筋锈蚀)。如果结构的承载力由抗剪、抗冲切作决定，变形作用引起的贯穿性裂缝可能降低承载力。 4.3 钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别
任何尚未荷载作用的混凝土，它的组合材料包括水泥、水、砂、 石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝，这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝，继续扩展对素混凝土迅速导致破坏。
但是，对于钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度问题，使其不达到有害程度。因此，构造配筋显得十分重要，可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝(用许多微细无害裂缝取代少量粗大的有害裂缝)。 5. 混凝土的某些基本物理力学性质 5.1 混凝土的收缩及水化热
在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的
。。
材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔，半径约小于300A(A=10m)。其中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约20年，但其主要部分的收缩是在最早的1～2年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且拖延时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了，但其收缩约大25%。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热 起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。
众所周知，水灰比大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。如水灰比为0.6的收缩比水灰比为0.4的收缩增加约40%。有时尽管水灰比不变，增加用水量，同时增加水泥量即水泥浆量，如水泥浆量为0.2(水泥浆占混凝土总重量比例)比0.4时的收缩量增加约45%。减水剂可有效的降低水灰比及用水量，而粉煤灰具有圆珠润滑效应和火山灰效应，所以“双掺技术”对泵送混凝土既可提高和易性又可减少收缩。
养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小，许多结构所处的环境湿度波动很大，如最低30%～40%，最高达80%～90%。环境温度越高，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。
混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用，但是与配筋率的高低有关，按目前构造配筋率的情况看来，降低收缩的影响是比较小的。根据泵送商品混凝土的收缩试验，其收缩值约在6～8×10，有的试验还远远超过了这个数量，有些大桥的桥墩和高层建筑的厚壁立柱由于施工质量及过大的坍落度，形成了中部骨料多，外部或上表面砂浆厚，从而形成极不均匀的收缩，砂浆和水泥浆的收缩比混凝土的收缩大约增加2～5倍，并由于表面水份蒸发快从而形成大面积的-
4-10表面裂缝。混凝土粗细骨料的含泥量和粉料含量都增加收缩。
目前建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度试验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的试验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的材料。
各种水泥的水化热试验比较容易，一般水泥厂家都已进行专门的试验，有资料可查，不在赘述。
5.2 混凝土的徐变(蠕变)因素的考虑
混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只能应用其中主要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。从不利方面看来，它可以造成预应力损失，增加挠度，可以降低钢筋和混凝土的粘着力等。从有利方面看来，它可以使弹性的温度收缩应力大大的松弛，根据变形速率及混凝土龄期，它对应力降低的程度约0.3～0.8倍，保温保湿养护越好，降温越慢，松弛系数越小，具体数字可参考文献
1、2。 5.3 混凝土的抗拉强度及极限拉伸
泵送混凝土浇注后，其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加， 对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度增长较小。
相对变形约束应力，混凝土的极限拉伸尤为重要，国内外曾进行过一些试验研究。例如苏联布拉茨克和克拉斯诺雅尔斯克水电站的试 验表明混凝土轴向拉伸应变值变化范围为0.5×10～1.0×10。法国鲍斯进行的轴向拉伸试验。在抗拉强度为2.05MPa时，局限拉伸值为0.9×10。美国卡普兰在轴向拉伸试验中极限拉伸值为0.81×10。前苏联齐斯克列里提出当轴向抗拉强度为1.2MPa时，极限拉伸为0.7×10。我国水工系统(研究单位和工程单位)对混凝土的极限抗拉强度也作过不少研究，并在工程中采用。如丹江工程混凝土极限拉伸值为(0.58～0.8)×10，乌江渡工程为(0.6～1.02)×10等等，极限拉伸很小，抗裂能力很弱(收缩变形超过极限拉伸5～10倍)。
冶金系统，不少设备基础，特别是高炉基础、炼钢基础，混凝土的浇注量大多在5000m以上，轧钢基础的混凝土量100000m～200000m，厚度2.5m～9.5m，长度由35m～600m，均属超长超厚的大体积钢筋混凝土，开裂后可引起钢筋的锈蚀、降低持久强度、刚度和防水性能、严重者影响自动化生产工艺。防止和控制这类基础的温度裂缝也是很重要的。为此我们在民用建筑工程中开展了混凝土轴向拉伸强度及变形性能的试验研究。
通过对双掺(减水剂及粉煤灰)混凝土的抗拉试验，发现混凝土随着荷载速率及养护条件，其极限拉伸和抗拉强度波动很大，在极慢速(接近实际温度和湿度缓慢变化速度)条件下，其极限拉伸可达(2～3)×10，显然这里包含了徐变变形，这对温度收缩应力是很有利的(在强度计算中用松弛系数乘以弹性应力与按变形计算增加极限拉伸是等同的)。
-
43
33-4
-4-4-4
-4-4-4
特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。
合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，推荐齐斯克列里经验公式：
p.a
(2) 式中 ε——混凝土的极限拉应变;
f——标准抗拉强度;
p——配筋率×100;
d——钢筋直径单位cm;
这是瞬时荷载作用下的公式，如果极慢速约束变形作 用考虑徐变作用，至少可以增加一倍。 6. 结构设计或施工中近似计算的模型选择
我国在工民建领域解决变形作用引起裂缝的问题主要是按混凝土设计规范采取设永久性变形缝的办法，根据现浇、预制、土中、室 内、露天等条件，有明确的伸缩缝许可间距规定。该规定自从50年代沿用苏联规范规定，我们当时曾多次向苏联有关单位和苏联专家咨询有关规定的依据，他们的回答：“全凭经验”，采取相似规定的还有东欧及其它一些国家。
的确，该法解决了许多工程裂缝问题，其缺点是伸缩缝止水带经常渗漏并难以维修。更重要的是在实践中发生了许多反常现象：有的工程尺寸很小，却出现了严重开裂;另外也有的工程超长而未出现明显开裂，说明设缝与否，不是决定开裂与否的唯一因素。其它如材料级配、结构约束、结构配筋、施工工艺、养护条件以及环境温湿度气象条件等综合因素都影响结构约束内力及裂缝的出现。通过实际工程裂缝反算与现场推力试验，假定结构相互连续式约束采用水平弹簧模型，弹簧侧移刚度由试验和经验给出。推导出长墙中部正截面法向拉应力，端部剪应力，伸缩缝许可间距以及一再从中间开裂的机理，见参1.2。在排架及框架约束应力分析中提出了考虑弹性抵抗作用、装配式系数、徐变影响系数、开裂刚度及利用混凝土后期强度的计算发表于1957～1958年，见参考文献
3、
4、
5、6。多年来通过裂缝处理实践近似理论计算进行了反复的校核与补充。 7. 裂缝控制设计原则与措施
钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对与水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的tc阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性.裂缝分为表面裂缝，浅层裂缝，纵深裂缝(深层裂缝)，贯穿裂缝等。少量有害裂缝采用近代化学灌浆技术处理，满足设计使用和耐久性要求，不应因此降低工程质量评定标准。
在宝钢近百项大体积混凝土工程，上海浦东世界金融大厦、新上海国际大厦、浦贸大厦、周长1000余米的8万人体育场、民防大厦、国际网球中心、人民广场地下车库、厦门国际会展中心、青岛国际会展中心、深圳鸿基大厦转换层都是超长大体积混凝土工程，通过综合措施，都满足设计和正常使用要求。 参考文献
1. 王铁梦，建筑物的裂缝控制(M)，上海科技出版社 1987.10 2. 王铁梦，工程结构裂缝控制(M)中国建工出版社 1997.8 3. 王铁梦，工业建筑温度伸缩缝研究.哈尔滨工业大学学报 1957.3 4.5.6.苏联“工业建筑”1958.10，1960.4，1960.6 7. Wang Tie Meng,Qin Quan,Li Yong Lu.An Expert System for Diagnosing Repairing C racks in
Castinplace Concrete structures Sixth Intern.Conference on Computin g in Civill
Engineering.Atlanta U.S.A,1989,9:11～13
收稿日期 2000-05-07
地
址 上海宝山丁家桥宝钢指挥部(201900)
电
话 021-56103621
Cracking Control of Reinforced Concrete Construction
Wang Tiemeng
〔Abstract〕Cracking Control of Reinforced Concrete is o ne of the most important problems in civil engineering,specially after developme nt of pumping concrete,as increased uniformity of concrete,as more difficulty of cracking control.On the bases of large amount of cracks treating experience and exprimental research,the author has summarized reason of cracking、restraint de formation characteristic、design principle“to resist” and “to release” and p ut forward comprehensive method for cracking control.
〔Key words〕Crack shrinkage creep relaxation restraint tensile strain “to resist and to release” serviceability comprehensive
内容摘要：通过多年的现场观察，通过查阅有关混凝土内部应力方面的专著，对混凝土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行等进行阐述。
目
录
一、绪论 ...................................................................................................
1 解决混凝土裂缝问题的必要性…………………………….………..错误!未
定义书签。
钢筋混凝土裂缝对结构破坏的影响……..…………………………错误!未
定义书签。
除荷载作用外产生混凝土裂缝的各个因素…………………. ....... 2
二、本论..................................................................................................
2(一)钢筋混凝土裂缝的直接原因………………………………...3
1. 混凝土的收缩及水化热的增加 ............................................... 3 2.混凝土强度等级提高对混凝土裂缝的影响.............................
33.建筑物结构约束应力不断增大................................................ 3
4.混凝土外加剂的负效应.............................................................3
5.设计忽略结构约束问题 ............................................................. 3
6.混凝土浇筑后养护方法不当………...……………………....3 7.混凝土抗拉性能不足 .............................................................. 3
(二) 钢筋混凝土承受变形应力的特点........................................4
1.“抗与放”设计准则 .............................................................. 4 2.约束内力与结构刚度的关系 .................................................. 5 3.钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别 .............................. 6
(三) 混凝土的某些基本物理力学性质.........................................6
1.混凝土的收缩及水化热 ........................................................... 6
2.混凝土的徐变(蠕变)因素的考虑 ....................................... 7
3.混凝土的抗拉强度及极限拉伸..............................................8
(四)结构设计或施工中近似计算的模型选择.............................9
四、结论 ................................................................ .错误!未定义书签。
五、致
谢 ........................................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ......................................................... 错误!未定义书签。
论钢筋混凝土结构的裂缝控制
一. 绪论
多年来，在工民建钢筋混凝土结构领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然出现，且有日趋增多的趋势。它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。
由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联A. флолейт 教授的钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土到达受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有40～60MPa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的3 ～5倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋 2 混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。
国内外关于荷载作用下钢筋混凝土构件的设计都有自己的经验公式，并已纳入有关规范，尽管计算结果出入较大，但毕竟可以参考应用。但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明，这种裂缝的原因主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或原混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
二.本论
(一)钢筋混凝土裂缝的直接原因
1.混凝土的收缩及水化热增加
自从70年代末(1978～1979年)我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步—泵送商品混凝土工艺。从过去的干硬性，低动性，现场搅拌混凝土转向集中搅拌，转向大流动性泵送浇注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒径减小，用水量增加等导致收缩及水化热增加。
3 2.混凝土强度等级提高对混凝土裂缝的影响
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的 选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便，采用高强混凝土，这是一种误导，导致水泥标号增加，水泥用量增加，水用量增加，细骨料及粗骨料径偏小，砂率偏大等都使水化热及收缩增加。 3.建筑物结构约束应力不断增大
结构规模日趋增大，结构形式日趋复杂，超长超厚及超静定结构成为经常采用结构形式并采用现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对于各种变形作用必然引起较大约束应力。 4.混凝土外加剂的负效应
外加剂及掺合料种类繁多，只有强度指标缺乏对水化热及收缩变形影响的长期实验资料(至少一年)，有些试验资料并不严格，有许多外加剂严重的增加收缩变形，有的甚至降低耐久性。 5.设计忽略结构约束
国内外结构设计中都经常忽略构造钢筋重要性，因而经常出现构造性裂缝。结构设计中经常忽略结构约束性质，不善于利用“抗与放”的设计原则，缺乏相应的设计施工规范、规程。 6.混凝土浇筑后养护方法不当
4 目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形的要求。 7.混凝土抗拉性能不足
这种裂缝在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉强 度和极限拉伸)引起的，这方面的材料级配研究很少。
综合上述，国际公认泵送商品混凝土对混凝土的质量(均质性)有很大的提高，对供应方式有重要的改进，但是对混凝土的裂缝控制的难度大大增加了，因此，这类问题不是我国特有的技术问题，是国际上钢筋混凝土的共性难题。
过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸，主要是根据厚度定义的，国际上一般采用0.8m～1m作为界限。自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变，新的定义是：“任意体量的混凝土，其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积混凝土”，这是美国混凝土协会的定义。由此可见，在近代泵送商品混凝土获得广泛应用的条件下，即便是很薄的结构，虽然水化热很低，但是其收缩很大，控制收缩裂缝的要求比过去任何时候都显得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁结构也应当按照大体积混凝土的要求采取措施控制混凝土的收缩裂缝，特别是环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，收缩换算为当量降温。
(二) 钢筋混凝土承受变形应力的特点
5 1.“抗与放”设计准则
结构承受的约束作用分内约束(自约束)和外约束两类。结构的变形如果是完全自由的变形达到最大值，则内应力为零，也就不可能产生任何裂缝。如果变形受到约束，在全约束状态下则应力达到最大值，而变形为零。在全约束与完全自由状态的中间过程，即为弹性约束状态，亦即自由变形分解成为约束变形和显现变形(实际变形)。实际变形越大，约束应力越小;实际变形越小，约束应力越大，这种约束状态与荷载作用下的结构受力状态(虎克定律)有着根本区别。
在约束状态下，结构首先要求有变形的余地，如结构能满足此要求，不再产生约束应力。如结构没有条件满足此要求，则必然产生约束应力，超过混凝土的抗拉强度，导致开裂。所以，提出了“抗与放” 的设计准则，应当在工程设计中，根据结构所处的具体时空条件加以灵活的应用。从结构形式的选择方面(微动、滑动及设缝措施，提供“放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等提供“抗”的条件)采取综合措施，如抗放相结合，以抗为主或以放为主的措施。
2.约束内力与结构刚度的关系
外荷载作用下结构的内力只与荷载及结构几何尺寸有关，但在变形作用条件下，结构的约束内力不仅与变形作用及结构几何尺寸有关，尚与结构刚度有关，这是约束内力与荷载内力的重要区别。
6 约束力矩不仅与温差和截面高度有关，而且与梁的抗弯刚度成正比，刚度越大，约束力矩越大，这适宜于裂缝出现及扩展阶段，当然应当考虑钢筋混凝土的抗弯刚度是变化的。 当温差不断增加，钢筋混凝土构件进入极限状态时，裂缝充分发展，刚度下降并趋近于零时则力矩也趋近于零。所以，变形力矩不影响结构的极限状态，这一论断己为实验证实。但是裂缝影响使用(渗漏)及耐久性(钢筋锈蚀)。如果结构的承载力由抗剪、抗冲切作决定，变形作用引起的贯穿性裂缝可能降低承载力。
3.钢筋混凝土与素混凝土裂缝控制的区别
任何尚未荷载作用的混凝土，它的组合材料包括水泥、水、砂、 石、外加剂及掺合料等组分相互物理化学作用硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝，这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝，继续扩展对素混凝土迅速导致破坏。 但是，对于钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度问题，使其不达到有害程度。因此，构造配筋显得十分重要，可以有效地控制裂缝的出现及分散裂缝(用许多微细无害裂缝取代少量粗大的有害裂缝)。
(三) 混凝土的某些基本物理力学性质
1.混凝土的收缩及水化热
7 在工民建领域，大部分结构构件(板墙梁等构件)均属薄壁结构，泵送混凝土浇注的构件收缩量很大，因此经常出现收缩裂缝。混凝土的收缩机理至今尚未统一，但大多数的研究成果认为混凝土是具有大量孔隙的材料。孔隙的半径颇不一致，半径较小的毛细孔，半径约小于300A(A=10-10m)。其中水份蒸发引起孔壁压力的变化，导致混凝土体积的缩小。混凝土内除了少部分水提供水泥水化的需要，其余大部分水分都要蒸发掉，收缩变形同时发生，最终收缩完成的时间大约20年，但其主要部分的收缩是在最早的1～2年内。由于近来水泥活性和强度等级的增加，收缩量显著增加，并且拖延时间较长。影响收缩的因素很多，如水泥品种采用矿渣水泥比普通硅酸盐水泥水化热低了，但其收缩约大25%。遇到超厚的大底板或大块式基础，则水化热起控制作用，宜选用粉煤灰水泥或矿渣水泥，所以，应根据截面的厚度分别选用不同品种的水泥。其次水泥颗粒越细，活性越大，标号越高，用量越多，其收缩越大，因此提高水泥强度的方法不应靠磨细的途径，而应当依靠改善矿物成分的办法。
众所周知，水灰比大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。如水灰比为0.6的收缩比水灰比为0.4的收缩增加约40%。有时尽管水灰比不变，增加用水量，同时增加水泥量即水泥浆量，如水泥浆量为0.2(水泥浆占混凝土总重量比例)比0.4时的收缩量增加约45%。减水剂可有效的降低水灰比及用水量，而粉煤灰具有圆珠润滑效应和火山灰效应，所以“双掺技术”对泵送混凝土既可提高和易性又可减少收缩。
8 养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14天的收缩比养护3天的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小，许多结构所处的环境湿度波动很大，如最低30%～40%，最高达80%～90%。环境温度越高，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂，如高架桥梁及桥墩。
混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用，但是与配筋率的高低有关，按目前构造配筋率的情况看来，降低收缩的影响是比较小的。根据泵送商品混凝土的收缩试验，其收缩值约在6～8×10-4，有的试验还远远超过了这个数量，有些大桥的桥墩和高层建筑的厚壁立柱由于施工质量及过大的坍落度，形成了中部骨料多，外部或上表面砂浆厚，从而形成极不均匀的收缩，砂浆和水泥浆的收缩比混凝土的收缩大约增加2～5倍，并由于表面水份蒸发快从而形成大面积的表面裂缝。混凝土粗细骨料的含泥量和粉料含量都增加收缩。
目前建筑市场出现了很多新型的外加剂和掺合料，质量保证主要靠强度试验的结果，几乎没有进行体积变形稳定性方面的试验，而许多材料都有增加收缩的特点，必须进行长时期准确的收缩试验，才能得到有利于控制裂缝的材料。 各种水泥的水化热试验比较容易，一般水泥厂家都已进行专门的试验，有资料可查，不在赘述。 2.混凝土的徐变(蠕变)因素的考虑
混凝土的徐变机理也有许多种，如弹性徐变理论、老化徐变理论、继效徐变理论等等。作为工程裂缝控制的应用，我们只能应用其中主
9 要的成果，以常系数的形式，考虑在弹性计算的结果中，从而简化了非线形分析。由于混凝土的徐变作用，给钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土带来有利和不利两方面的影响。从不利方面看来，它可以造成预应力损失，增加挠度，可以降低钢筋和混凝土的粘着力等。从有利方面看来，它可以使弹性的温度收缩应力大大的松弛，根据变形速率及混凝土龄期，它对应力降低的程度约0.3～0.8倍，保温保湿养护越好，降温越慢，松弛系数越小。 3.混凝土的抗拉强度及极限拉伸
泵送混凝土浇注后，其抗压强度和抗拉强度都随着时间而增长，但增长的速率，抗拉滞后于抗压，水泥标号的提高及水泥用量的增加， 对抗压强度增长较为显著，而对抗拉强度增长较小。
相对变形约束应力，混凝土的极限拉伸尤为重要，国内外曾进行过一些试验研究。例如苏联布拉茨克和克拉斯诺雅尔斯克水电站的试 验表明混凝土轴向拉伸应变值变化范围为0.5×10-4～1.0×10-4。法国鲍斯进行的轴向拉伸试验。在抗拉强度为2.05MPa时，局限拉伸值为0.9×10-4。美国卡普兰在轴向拉伸试验中极限拉伸值为0.81×10-4。前苏联齐斯克列里提出当轴向抗拉强度为1.2MPa时，极限拉伸为0.7×10-4。我国水工系统研究单位和工程单位)对混凝土的极限抗拉强度也作过不少研究，并在工程中采用。如丹江工程混凝土极限拉伸值为(0.58～0.8)×10-4，乌江渡工程为(0.6～1.02)×10-4等等，极限拉伸很小，抗裂能力很弱(收缩变形超过极
10 限拉伸5～10倍)。冶金系统，不少设备基础，特别是高炉基础、炼钢基础，混凝土的浇注量大多在5000m3以上，轧钢基础的混凝土量100000m3～200000m3，厚度2.5m～9.5m，长度由35m～600m，均属超长超厚的大体积钢筋混凝土，开裂后可引起钢筋的锈蚀、降低持久强度、刚度和防水性能、严重者影响自动化生产工艺。防止和控制这类基础的温度裂缝也是很重要的。为此我们在民用建筑工程中开展了混凝土轴向拉伸强度及变形性能的试验研究。通过对双掺(减水剂及粉煤灰)混凝土的抗拉试验，发现混凝土随着荷载速率及养护条件，其极限拉伸和抗拉强度波动很大，在极慢速(接近实际温度和湿度缓慢变化速度)条件下，其极限拉伸可达(2～3)×10-4，显然这里包含了徐变变形，这对温度收缩应力是很有利的(在强度计算中用松弛系数乘以弹性应力与按变形计算增加极限拉伸是等同的)。
特别值得注意的是，混凝土中的较大含泥量及其它杂质可以明显地降低混凝土的抗拉性能，有的混凝土骨料中混入了有害膨胀物引起混凝土的崩裂，因此要求泵送混凝土必须遵循“精料供应”的原则。 合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，推荐齐斯克列里经验公式。 这是瞬时荷载作用下的公式，如果极慢速约束变形作 用考虑徐变作用，至少可以增加一倍。
(四)结构设计或施工中近似计算的模型选择
我国在工民建领域解决变形作用引起裂缝的问题主要是按混凝土设计规范采取设永久性变形缝的办法，根据现浇、预制、土中、室
11 内、露天等条件，有明确的伸缩缝许可间距规定。该规定自从50年代沿用苏联规范规定，我们当时曾多次向苏联有关单位和苏联专家咨询有关规定的依据，他们的回答：“全凭经验”，采取相似规定的还有东欧及其它一些国家。的确，该法解决了许多工程裂缝问题，其缺点是伸缩缝止水带经常渗漏并难以维修。更重要的是在实践中发生了许多反常现象：有的工程尺寸很小，却出现了严重开裂;另外也有的工程超长而未出现明显开裂，说明设缝与否，不是决定开裂与否的唯一因素。其它如材料级配、结构约束、结构配筋、施工工艺、养护条件以及环境温湿度气象条件等综合因素都影响结构约束内力及裂缝的出现。通过实际工程裂缝反算与现场推力试验，假定结构相互连续式约束采用水平弹簧模型，弹簧侧移刚度由试验和经验给出。推导出长墙中部正截面法向拉应力，端部剪应力，伸缩缝许可间距以及一再从中间开裂的机理。在排架及框架约束应力分析中提出了考虑弹性抵抗作用、装配式系数、徐变影响系数、开裂刚度及利用混凝土后期强度的计算发表于1957～1958年，多年来通过裂缝处理实践近似理论计算进行了反复的校核与补充。
三、结论
所以就我个人观点来看，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，有害与无害的界限是由结构使用功能决定的。裂缝分为表面裂缝、浅层裂缝、纵深裂缝(深层裂缝)、贯穿裂缝等。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工、材料等方面综合技 12 术措施将裂缝控制在无害范围内。综合技术措施包括：合理选择结构形式，降低结构约束程度，对于水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土，加强构造配筋，如板顶部的受压区连续配筋，板的阳角及阴角配置放射筋，增加梁的腰筋间距200mm。优选有利于抗拉性能的混凝土级配，尽力减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术，尽量利用混凝土后期强度(60天)。对于超长结构可采取跳仓浇灌或后浇带方法施工。对于复杂的结构难免出现少量裂缝影响正常使用和耐久性。少量有害裂缝采用适当的近代化学灌浆技术处理后，便可满足其设计使用和耐久性要求，也就不应因此降低工程质量评定标准。
参考文献
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5. 浅谈如何防治大体积混凝土施工裂缝 作者:夏志林,李日东
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由于变形作用(水化热、收缩,气温差)引起工程结构的裂缝是很复杂并很重要的问题。作者在大量的施工和处理裂缝的经验以及理论研究基础上提出“工程结构裂缝控制的综合方法”，包括结构力学近似计算法、结构与基础的共同作用、施工技术、材料优选、以及环境条件等。
[关键词]工程结构裂缝:控制 结构设计 施工方法 材料 环境条件
1建筑工程的质量问题
半个世纪以来，我国建筑业取得了辉煌的成就，其中混凝土结构、预应力混凝土结构技术突飞猛进，日新月异，取得大批先进、成熟的科技成果，混凝土结构设计理论与设计规范水平已跻身世界先进行列。在建筑材料方面开发出一大批新型高强和高性能材料，如高强混凝土、超高强混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土、轻质混凝土、钢纤维、塑料纤维、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土、约束混凝土等，大批新品种的外加剂和掺合料已出现在建筑市场。在砖混结构方面，我国的空心砖及砌块建筑也获得迅速发展。在建筑领域，泵送混凝土的发展实现了混凝土商品化供应方式，从而改变了以预制化作为混凝土结构的设计方向，转向现浇整体结构，在施工方面，由硬性混凝土转向流动性混凝土。
我们应当看到在大规模建设取得上述巨大成就的同时还存在着质量问题。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑物的裂缝问题，并且近年来日趋增多，它已影响到生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。
2建筑物裂缝的综合性原因
国际上关于荷载作用下构件的裂缝扩展问题，都应用纯经验计算公式，虽然其计算结果与实际出入较大，还可参考应用。但一般工程设计中，只进行荷载作用下的承载力计算，却经常忽略了裂缝的验算(除有特殊要求外)。
按照国际上近代结构的极限状态设计原则，整体建筑结构的功能必需满足两种极限状态的要求:①承载能力的极限状态，以确保结构不产生破坏，不失去平衡，不产生破坏时过的变形，不失去稳定，即不超过承载力的极限状态;②正常使用极限状态，以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动以及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给子足够的重视并严格执行，而对第二极限状态却经常被忽视了。
近年来，工程裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。对于变形作用引起的裂缝研究还很不成熟，缺乏有关规范及规程，它涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为2.5×10-4~3.5×10-4,而现在泵送流态混凝土约为6×10-4~8×10-4，水化热也大幅度增高。
3裂缝控制的综合方法
3. 1结构设计方面
3.1.1结构温度伸缩缝间距问题
根据《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,采取永久式伸缩的方法，伸缩缝允许间距为30- 55m(室内或土中长墙、剪力墙结构及框架结构)，露天条件下为20~35m，规范的附注中又明确指出:如有充分依据和可靠措施时，上述规定可以增减。其它有关的规程中还有允许采用“后浇带”取代伸缩缝的办法。
3.1.2后浇带的有效作用
现行规范的伸缩缝规定是把结构长度看作控制开裂与否的唯一因素。根据大量现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一，而不是唯一的因素。仅就长度而言，结构长度与应力呈非线性关系，如结构长度小于规范的规定，似乎结构内力影响很小，伸缩缝或后浇带可以有效地控制裂缝，但是对于承受很大温差和收缩作用的现浇楼板、大截面梁、剪力墙及长墙等约束度较高的结构，裂缝的概率仍然很高。
此外，由于综合因素的关系，有些工程长度超过规范的规定并没有开裂。从防水角度分析，由于近代建筑规模日趋宏大，超长、超宽、超厚结构都日趋增多，永久性的变形缝(包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝)给工程的防水质量带来严重不利，止水带渗漏是常见而又难以处理的质量缺陷。所以，后浇带的应用是一种进步，但并不是在任何条件下都能奏效。
利用后浇带取代永久伸缩缝时应当注意以下两个问题:①后浇带中清理垃圾困难，接缝不密实，防水质量差，后期可能形成两条裂缝，因此后浇带的构造很重要:②后浇带的间距不宜过长(30m左右)，填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从目前混凝土的收缩量来看，估计3-6个月方能取得明显效果，最短不少于45d:在软土地区，填充时间在结构封顶以后，方可有效地释放差异沉降的应力。如通过地基处理解决差异沉降问题，为此目的而设的后浇带可以不设。
根据现场实践经验，裂缝分为有害的及无害的两类，有害与无害的界限由使用功能而定。当采取必要的设计、施工及材料措施控制有害裂缝的产生或由于估计不足等因素，即便出现少量有害裂缝，通过化学灌浆处理，仍然满足设计使用要求，即可取消后浇带。实践证明，从长期正常使用来看，这种以“抗”为主的无缝工程较留永久性变形缝具有一系列的优点如整体性好、防水性好、抗震性好、施工方便等。
3.1.3结构约束问题
结构物的变形有3种:自由变形、约束变形和实际变形(显现变形)，其中只有约束变形产生约束应力。约束变形(约束应力)超过建筑材料的极限拉伸(抗拉强度)，便引起裂缝。
变形作用引起的作用力有最大值，设计者可以采取抗与放”或“抗放兼施”进行结构形式的设计。留伸缩缝与不留伸缩缝的方法都是以“放”或“抗”为主的方法，做得合适，都可以使结构不产生有害裂缝。
结构所受到的外部作用分为：外荷载(静动荷载)，可看作是第一类荷载:具有十分重要的外部作用是变形作用，即第一类荷载为间接荷载，变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降，在该作用下，结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能，即抗拉强度和抗拉变形。
做结构裂缝分析时，首先应当注意第一类荷载引起裂缝的可能，特别值得注意的是那些自重荷载超过极限承载力约30%的结构，拆模后发现0.lmm左右的裂缝是正常的结构受力状态。当结构的极限承载力取决于抗拉、抗剪和稳定条件时，变形作用引起的裂缝对结构极限承载力的影响是不允许忽视的，常说“温度收缩裂缝没关系”是不全面的，有时梁板结构产生贯穿性裂缝可能降低抗剪和冲切承载力。关于框排架约束应力计算可查参考文献1，本文对目前常出现的竖向开裂计算作一介绍。
连续式约束条件下大底板、长墙、剪力墙、楼板等最大约束应力近似计算公式 或按时间增量计算:
当应力超过抗拉强度时，可求出裂缝间距:
式中:T—包含水化热、气温差及收缩当量温差，同号叠加，异号取差，由此可见，夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩及收缩都是叠加的,拉应力较大。
H(t,T)—松弛系数，在保温保湿养护条件下(缓慢降温即缓慢收缩)，可按“工程结构裂缝控制”第123 页表5-1取值:如不考虑龄期的影响则按表5一2取值:施工养护条件良好者总降温差包括水化热降温差及收缩当量温差一次计算(即非分段计算)，松弛系数在良好的温湿度养护条件下取0.3或0.5养护一般)，当寒潮袭击或激烈干燥时，松弛系数为O.8，应力接近弹性应力，容易开裂。
当拉应力超过设计强度时，应验算裂缝间距，再根据裂缝间距验算裂缝宽度(注意:裂缝间距既是伸缩缝间距，又是后浇带间距，如果建筑物的总长小于或等于该间距，则该建筑物即可取消伸缩缝，计算后浇带间距所取的降温及收缩只是后浇带封闭前的一段降温及收缩差，但还应验算后浇带封闭后的应力，这是采用结构的、全长和封闭后温度及收缩差):
T=T1+ T2+ T3(水化热温差、气温差、收缩当量差，取代数和): 混凝土的极限拉伸，级配不良，养护不佳，约为 ;正常级配，一般养护，为 ;级配良好，养护优良，取 ;配筋合理(细一些、密一些)，可提高极限拉伸20%一40%。构造配筋率宜为0.3%一0.5% 。
H—均拉层厚度(强约束区):
E-混凝土弹性模量:,
Cx—水平约束系数:
ch,arcch -双曲余弦及双曲余弦反函数:
a—线膨胀系数:一般情况 ，当 时，取
公式(3) ,(4) ,(5)告诉我们，控制开裂的主要因素是约束、温差及收缩和混凝土的极限拉伸。我们尽力降低前两项数值同时尽力提高极限拉伸方能有效的解决裂缝问题。根据公式，可求出平均裂缝间距[L],最大裂缝间距[L]、最小裂缝间距 ，进一步算出平均裂缝宽度、最大、最小裂缝宽。
从公式(3),(4),(5)可看出，设计上减少约束程度(滑动层、可动节点、变截面处理等)的作用，温差变形(包括收缩)与极限拉伸的差别越小，允许长度越大，当温差变形aT等于极限拉伸或Cx一0，则L一∞。当极限拉伸一0时，L一0，它们之间是非线性关系。应当强调，不仅设计，在施工及材料方面亦都应当尽可能采取措施减少温差(收缩差)，提高极限拉伸，降低约束程度达到综合控制裂缝目的。
裂缝开展宽度：
式中: 为裂缝宽度经验系数， 如表1所示:约束系数Cx值如表2所示。
从工程经验可知，高层建筑混凝土大底板对长墙的约束系数Cx比地基对混凝土大底板的约束系数约大l00倍(300一600mm墙1.5- 2.5m板)，故地基上混凝土底板的裂缝率极低，而长墙的裂缝率极高。因此受混凝土基础约束的长墙出现轻微的竖向裂缝是可以谅解的，经略加处理(裂缝化学灌浆)仍然满足设计施工的要求，不宜据此降低评级标准。
3.1.4加强构造配筋问题
设计时注意构造配筋十分重要，它对结构抗裂影响很大。但目前国内外对此都不够重视。对连续式板不宜采用分离式配筋，应采用上下两层(包括受压区)连续式配筋:对转角处的楼板(受双向约束较大)宜配上下两层放射筋，孔洞处配加强筋:对混凝土梁的腰部增配构造钢筋，其自径为8-14mm,间距约200mm，视情况而定。
3.1.5混凝土结构形式与强度等级问题
在水平结构(如梁、板、墙等)中，尽量采用中低档混凝土的强度等级(C25-C35)，利用后期强度R60。
泵送混凝土的迅速发展，由于流动性与和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥标号提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒径减小，减水剂及其它外加剂的增加等诸因素的变化，导致混凝土的收缩及水化热作用都比以往预制装配工程结构和中低强度等级混凝土大量增加，收缩时间延长，已为大量试验所证实。在裂缝控制中决定混凝土抗力的是抗拉强度(极限拉伸)。水泥用量及标号的增加，可明显提高抗压强度，但对抗拉强度(极限拉伸)的提高是较小的。
同时在结构设计方面，已从过去大量运用简支构件组合的静定体系发展为超静定框架和剪力墙体系，新结构体系的约束度显著增加，约束应力也相应增加。随着建设规模的日趋宏大，超长、超宽、超厚结构日趋增多，对结构的约束应力更是雪上加霜。混凝土高强化，缺乏考虑适用范围而推广到长墙、板梁、箱体等承受水平约束应力很高的结构中，导致过大的约束应力。
工程结构设计中应当特别注意混合结构的约束状态，尽可能降低结构的约束度(约束变形与自由变形之比)。各种砌块结构的抗裂性能较差，又由于砌体含水量较大导致收缩变形较大，与混凝土共同工作协调性不良，常引起严重开裂(特别在顶层楼板和墙体约束温度应力及填充框架变形裂缝)。
在基岩上或老混凝土上常采用设滑动层的作法(放的设计原则)和设铰接节点的作法(微动节点)。在约束度很高的结构中，除合理选择材料强度等级外，必须加强构造配筋(抗的设计原则)，提高抗裂能力。
平屋顶结构的设计，应注意加强屋面保温隔热措施，尽可能采用性能较好的保温材料、防水材料，有条件的地区可利用架空隔热板以减少太阳辐射引起的升温。变形作用引起的开裂多发区经常在高层建筑的地下室及地上1,2层(强约束区)以及顶层(温差及收缩激烈波动区)，所以要加强这些区域的构造设计。
钢筋保护层厚度过薄，对于耐久性不利:过厚会增加开裂宽度和开裂率，所以应根据耐久性要求的最小允许厚度确定，如C25- C35的混凝土结构，按50年设计寿命考虑，保护层厚度最小应为25mm,混凝土强度等级≦C20时为35mm,混凝土强度等级≧C35时，取15mm:遇有高湿环境时应加厚保护层:保护层厚度不均匀容易引起裂缝:楼板的一次浇灌层应注意其抗裂性。
3. 2施工工艺方面
3. 2. 1商品混凝土的精料供应问题
由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时，委托的技术依据只有设计院确定的强度等级，却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求，这样对控制裂缝是不利的。施工单位应在混凝上浇筑施工组织设计编制中协调搅拌站、监理、设计及甲方管理部门对混凝土浇筑、振捣、养护及坍落度控制作出技术方案,并严格执行，特别是对坍落度的控制更应严格且得到搅拌站的同意。
3.2.2新浇筑混凝土的养护问题
施工工艺的中心工作是新浇筑混凝土的养护，方法有:
(1)潮湿养护混凝土浇筑后，在其表面不断地补给水分。补给水分的方法有淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等，最好在表面盖一层塑料薄膜，这样水可渗入但又起到保湿作用。
潮湿养护的时间越长越好，但是考虑到工期等因素一般不少于半个月，重大工程应不少于1个月。混凝土浇筑后数月内，即便养护完毕，也不宜长期自接暴露于风吹日晒的条件下。
(2)养护剂涂层必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。特别要注意地下室外墙1层底板及出地面1层楼板的养护。
(3)自动给水养护(水平淋水管)对于一些长墙、长梁等结构，可采用自动喷淋管(塑料管带有细孔)，长期连续的淋水养护效果较好。
(4)保温养护 可采用2- 3层草袋或草垫之类的保温层，如水工领域采用的保温被(纤维编织布中填泡沫塑料)是有效的大面积保温措施，有条件的地方也可以应用:工民建领域，冬季设置蓄热棚保温，棚内用碘乌灯或其它热源补给热量,有条件时，在冬季施工中尽可能利用混凝土的水化热进行“自养护”。
(5)防风风速对混凝土的水分蒸发有自接影响，不可忽视。地下越冬结构宜封闭门窗，减少对流。
(6)实现信息化施工对于大中型工程，应当预埋测温点跟踪测试，信息反馈，指导施工养护。除了注意温升、温差外，更应注意降温速度，只要降温速度缓慢(1~3℃/d)，里表温差在缓慢降温条件下，超过允许值一些也是可以的。
(7) 尽快回填，土是最佳的养护介质，地下工程混凝土施工完毕应尽快回填。
3. 3混凝上材质方面
泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。混凝土搅拌生产环境是相当恶劣的，处于高温、高湿、高粉尘、高振动的条件下，必须确保设备的稳定运行，称量装置的严格精确度，确保混凝上的质量。
由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，故应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水率控制波动很大，影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器测出配料过程中的含水率，进行计算机处理，自动调整配料的水灰比对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。
砂石的含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩影响很大我国对含泥量的规定比较宽，但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站，虽然检验资料是合格的，但在浇捣中发现大量泥块和杂质引起结构严重开裂。砂石骨料的粒径应当尽可能大一些,以达到减少收缩的目的。
搅拌站及施工单位都应根据结构强度需要和流动度的要求确定较低的坍落度,根据施工季节及运输距离选择适宜的出厂坍落度和送到浇筑地点的坍落度,并根据现场坍落度信息随时调整搅拌站水灰比。
当水灰比不变时，水和水泥的用量,即水泥浆量对于泵送状态及收缩都有显著影响。例如水灰比不变，水泥浆量由20%增加到25%水泥浆占混凝土总重录比)，混凝土的收缩量增大20%:如果水泥浆增加到30%，则收缩增加45 %。因此在保证可泵性和水灰比一定的条件下应尽可能降低水泥浆量。 砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，仍然起到增加收缩的作用，对抗裂不利。砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。
水泥品种的选择应根据大体积混凝土特点，视其结构特点以水化热控制或收缩控制。如以水化热控制可选用粉煤灰水泥、矿渣水泥及中热硅酸盐水泥:如以收缩控制，可选用普通硅酸盐水泥及粉煤灰水泥等。不要轻易采用早强水泥。
为了降低用水量，保证泵送流动度，应选择对收缩变形有利的减水剂。相对中低强度等级的混凝土可选用普通减水剂，夏季宜选用缓凝型，而冬季可选用普通型。
粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分。由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，具有优良性质的粉煤灰(不低于II级)，在一定掺量下水泥重量15%~20% )，其强度还有所增加(包括早期强度)，密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减少。粉煤灰与减水剂掺入混凝土称为“双掺技术”。通过预配试验会取得降低水灰比，减少水泥浆量,提高混凝土可泵性的良好效果，特别是可明显的延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。有的国外试验资料说明收缩变形也有所降低。
混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意温和湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护)，不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报)，不得在雨中浇筑混凝土，否则将严重地改变水灰比。
结构施工后验收投入使用，由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件)，承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)、化学腐蚀及简载变化影响等，都可能引起后期开裂。
按照上述综合原则，在上海宝钢近百项超长大体积混凝土工程、上海八万人体育场、金茂大厦大体积混凝土底板、上海民防大厦、浦东新区某些高层建筑地下工程、大连高科技园大体积混凝土工程、青岛国际会展中心、厦门国际会展中心、厦门香格里拉大酒店、深圳鸿基大厦等工程都取得裂缝控制的圆满成功。
4混凝土裂缝限制标准
混凝土的裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的，有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致，但大致是相同的。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.lmm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝上的经验将其放宽到0.2mm。
当结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm:在湿气及土中为0.3mm:在海水及干湿交替中为0.15mm .沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高，必须处理。
近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域，如大跨超长、超厚及超静定框架结构，其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下，其收缩与水化热大大增加，约束应力裂缝很难避免，张拉前开裂，张拉后又不闭合，裂缝控制的难度更加困难，必须考虑大体积混凝土的特点进行设计、施工及材料优选，并适当降低强度等级。其裂缝限制分3级，即不出现拉应力、允许出现拉应力但不超过抗拉强度(拉而不裂)和最大允许宽度0.2mm。预应力结构裂缝允许宽度是严格的，预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂，预兆性较小，裂缝扩展速度决。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≦0.1H 表向裂缝:0.1H< h <0.5H浅层裂缝:0.5H≦ h <1.0H纵深裂缝:h=H贯穿裂缝。
应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝，如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度，即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。
早期裂缝一般出现在1个月之内，中期裂缝约在6个月之内，其后1-2年或更长时间属后期裂缝。
应对悬挑结构的裂缝出现及扩展留有观测条件(如装修工程中人孔通道)，裂缝的扩展状况给人们以预兆，藉以控制结构性破坏。
近年来，由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高，对房屋质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求，应有适当的允许范围:当观察人距离结构20- 5Ocm时，可看清0.O5mm宽度的裂缝，是最严格的要求:距离1-2m时可看清0.1-0.2mm的裂缝，是一般要求:距离5-l0m时可看清0.5-1.0mm的裂缝，是必须修补的裂缝，有时虽然裂缝不宽，但是呈网状密布，给人一种精神不快感，需要修补;对有渗水的任何宽度裂缝必须处理，上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求，不应据此降低质量评定等级。
虽然控制裂缝的方法是综合的，但在结构出现裂缝后的诊断工作中，还应根据工程的具体设计、施工及材料条件寻找出引起裂缝的主次原因。
摘要：通过分析砌体结构裂缝的类型和形成机理，从设计、选材、施工、监控、加固等几个方面探讨了有效控制裂缝产生和发展的措施。
关键词：砌体结构，裂缝;类型;机理;控制措施
1 砌体结构裂缝的类型及成因
1.1 地震裂缝
地震对砌体结构的影响十分大，通常造成墙体出现水平裂缝、斜裂缝、“X”形裂缝，严重的出现歪斜甚至倒塌。水平裂缝是由于墙肢较窄，在地震作用下墙体受弯、受剪的缘故。在大开间的纵墙上。窗间墙的上下端会产生的。斜裂缝一般属于主拉应力超过砌体强度所引起的剪切破坏现象，墙体开裂后出现滑移、碎落等现象，直至局部倒塌、压塌。“X”形裂缝由于建筑物墙体受地震反复作用，由斜裂缝发展而来。
1.2 温度裂缝
由于砖砌块与混凝土楼板的温度线膨胀系数相差很大。当温度升高时，混凝土顶盖变形大。墙体变形相对较小。导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。屋盖受压、墙体受拉受剪开裂。当砌块材料为混凝土砌块时，由于混凝土砌块的强度比砖砌块少得多，更容易引起墙面开裂。裂缝形态有门窗洞边的“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈粱下沿砖(块)灰缝的水平裂缝以及水平包角裂缝。
1.3 收缩裂缝
干涨湿缩是自然界的普遍现象，组成砌体结构的各组成材料的含水率不同，受干涨湿缩影响也不协调，因此产生了各种收缩裂缝。收缩裂缝的形态有，在墙体中部出现的阶梯形裂缝，环块体周边灰缝的裂缝;在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝，山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。
1.4 结构超载裂缝
随着结构使用功能的转变和砌体材料强度的降低，加之砂浆和砖这两种材料的弹性模量、横向变形和强度不相同。当外部荷载超过结构的极限状态而形成了受压、受拉和受剪裂缝等破坏形态。
1.5 地基不均匀沉降裂缝
一般情况下，地基受到上部传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，从而导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，特别是由于端部地基反力梯度很大，端部的剪应力很大，墙体由于剪力形成的主拉应力破裂，裂缝呈正八字形。此外，当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大干中部时，会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。
2 砌体结构裂缝控制的措施
裂缝导致砌体房屋承载能力和抗震性能大大降低，势必会影响了建筑物的使用功能和安全性。新建的砌体房屋必须考虑抗震防裂因素，已经产生裂缝的砌体房屋必须通过评估、加固措施进行裂缝控制，以免危及人们生命财产安全。
2.1 结构选型
合理选择砌体结构的受力体型对控制裂缝具有十分重要的意义，在地震裂缝的控制上尤为重要。砌体房屋概念应做到：房屋体型宜规整、简单;横纵墙布置要得当、刚度分布较均匀;设置必要的圈梁和钢笳混凝土构造柱或芯柱，楼梯间和大开间房屋的结构考虑抗扭因素。 2.2 地震裂缝控制要点
建筑物要完全避免地震裂缝是完全做不到的。只能采取适当措施，做到小震不裂或少裂、大震不倒，建筑设计时，应根据本地区抗震等级合理进行抗震设计;施工时保证必要的构造要求和施工质量;合理设置抗震缝。
2.3 温度裂缝控制要点
温度裂缝的控制关键是设置伸缩缝。尽可能消除热胀冷缩源头，伸缩缝的设置需满足《砌体结构设计规范》。同时应通过提高砂浆强度、提高饱满度、空斗改实砌、加筋砌体、加设构造柱等方式增强砌体的承载能力。对于主体结构上设置好的伸缩缝，在后期的装饰工程、设备安装等环节不能掩埋、填塞伸缩缝。
2.4 收缩裂缝控制要点
物体的干涨湿缩现象不仅与周围环境相关，而且与物体本上的物理性质尤其是含水率等密切相关。为控制好砌体结构的收缩裂缝，首先要在材料性质上把好关，材料须符合规范要求;同时在墙的高度、厚度不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半突然变化处及门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;控制缝宜做成隐式，与砌体的灰缝相一致，控制缝的宽度不大于12mm，控制缝内应用弹性密封材料。
2.5 结构超载裂缝控制要点
砌体房屋的功能不能随意改变，不能在楼面上随意安放设备、施加动力荷载;不能随意改变砌体房屋的受力形式，尤其是不能破坏承重结构;对于房龄较长的砌体房屋，要适当减轻楼(屋)面荷载，以免房屋产生超载裂缝。
2.6 地基不均匀沉降裂缝控制要点
对于不均匀沉降导致的裂缝应以预防为主，把好设计和施工质量关。具体做法为;在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝;适当减轻结构自重;通过设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等增强建筑物的刚度和强度;减小或调整基底的附加应力改变基础地面尺寸使不同荷载的基础沉降量接近;荷载变化较大的房屋，应分期分阶段组织施工;施工时先建荷载大的高层，后建荷载较小的低层先建深基础，后建浅基础，避免增加新的附加应力;观测裂缝发展的速度、部位、程度，决定是表面处理还是上部加固或基础加固处理。
3 结语
砌体结构具有抗压性能好，保温、耐火、耐久性能好。经济适用，取材和施工方便，便于管理维护等优点，在工业和民用建筑的承重结构和维护结构中仍具有十分广阔的应用前景。对于砌体结构的裂缝我们不能小视，应能尽早发现尽早处理。
曹辉 (攀冶修建分公司土建项目部 邮编617023)
摘要：混凝土结构在建筑工程中占有很大比重，在结构的安全、可靠度和耐久性方面起绝对的作用。因此，混凝土的质量控制至关重要。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。本文针对工业建筑混凝土的质量控制及结构裂缝常见问题进行分析,并在实际建筑过程中总结经验,提出解决方案。 关键词：混凝土;质量;控制;混凝土结构;裂缝原因;预防措施
1.对原材料的质量控制
混凝土是由水泥、砂、石、水组成，有的还有掺合料和外加剂。施工过程中应对组成混凝土的原材料进行控制，使之符合相应的质量标准。
1.1水泥质量控制
水泥在使用前，除应持有生产厂家的合格证外，还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验，检验合格方可使用。切勿先用后检或边用边检。不同品种的水泥要分别存储或堆放，不得混合使用。大体积混凝土尽量选用低热或中热水泥，降低水化热。在钢筋混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。
1.2 骨料的质量控制
河砂等天然砂是建筑工程中的主要用砂，但随着河砂资源的减少和价格的上升，不少工程已使用山砂和人工砂。用于混凝土的砂应控制泥和有机质的含量。砂进场后应做筛分试验、含泥量试验、视比重试验、有机质含量试验。
普通混凝土宜优先选用细度模数2.4~2.6之间的中砂，泵送混凝土用砂对0.315mm筛孔的通过量不宜小于15%，且不大于30%;对0.16mm筛孔的通过量不应小于5%。
石子一般选用粒径4.75~40mm的碎石或卵石，泵送高度超过50mm时，碎石最大粒径不宜超过25mm;卵石最大粒径不宜超过30mm。石子进场后应做压碎值试验、筛分试验、针片状含量试验、含泥量试验、视比重试验。储料场对不同规格、不同产地、不同品种的石子应分别堆放，并有明显的标示。
1.3拌和混凝土用水
拌合用水可使用自来水或不含有害杂质的天然水，不得使用污水搅拌混凝土。预拌混凝土生产厂家不提倡使用经沉淀过滤处理的循环洗车废水，因为其中含有机油、外加剂等各种杂质，并且含量不确定，容易使预拌混凝土质量出现难以控制的波动现象。
1.4外加剂质量控制
外加剂可改善混凝和易性，调节凝结时间、提高强度、改善耐久性。应根据使用目的混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量。低温时产生结晶的外加剂在使用前应采取防冻措施。预拌混凝土生产厂家不得直接使用粉状外加剂，应使用水性外加剂。
1.5掺合料质量控制
在混凝土中掺入掺合料，可节约水泥，并改善混凝土的性能。掺合料进场时，必须具有质量证明书，按不同品种、等级分别存储在专用的仓罐内，并做好明显标记，防止受潮和环境污染。
2.混凝土配合比的控制
混凝土的配合比应根据设计的混凝土强度等级、耐久性、坍落度的要求，按《普通混凝土配合比设计规程》经过试配确定，不得使用经验配合比。试验室应结合原材料实际情况，确定一个既满足设计要求，又满足施工要求，同时经济合理的混凝土配合比。
影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制混凝土质量，最重要的是控制水泥用量和混凝土的水灰比两个主要环节。在相同配合比的情况下水泥强度等级越高，混凝土的强度等级也越高。水灰比越大,混凝土的强度越低，增加用水量混凝土的坍落度是增加了，但是混凝土的强度也下降了。
泵送混凝土配合比应考虑混凝土运输时间、坍落度损失、输送泵的管径、泵送的垂直高度和水平距离、弯头设置、泵送设备的技术条件、气温等因素，必要时应通过试泵送确定。设计出合理的配合比后，要测定现场砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。
3.混凝土浇筑质量的控制
3.1混凝土浇筑前，对有特殊要求、技术复杂、施工难度大(例如基础、主体、技术转换层、大体积混凝土和后浇带等部位)的结构应编制专项施工方案。 要认真审查方案中的人员组织、混凝土配合比、混凝土的拌制、浇筑方法及养护措施;要认真检查模板支撑系统的稳定性，检查模板、钢筋、预埋件、预留孔洞是否按按设计要求施工，其质量是否达到施工质量验收规范要求。
混凝土运到施工地点后，首先检查混凝土的坍落度，预拌混凝土应检查随车出料单，对强度等级、坍落度和其他性能不符合要求的混凝土不得使用。预拌混凝土中不得擅自加水。试验人员要随机见证取样制作混凝土试件，试件的留置数量应符合规范要求，要留同条件养护试块、拆模试块。
3.2 浇筑混凝土时，严格控制浇筑流程。 合理安排施工工序，分层、分块浇筑。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。二次振动完成后，板面要找平，排除板面多余的水分。若发现局部有漏振及过振情况时，及时返工进行处理。
混凝土浇灌过程中，注意检查混凝土振捣方法是否正确、是否存在漏振或振动太久的情况，并随时观察模板及其支架：看是否有变形、漏浆、下沿或扣件松动等异常情况，如有应立即采取措施进行处理，严重时应马上停止施工。
3.3 加强混凝土的养护。 混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻袋等覆盖，并注意洒水养护，延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在高温季节泵送时，宜及时用湿草袋覆盖混凝土，尤其在中午阳光直射时，宜加强覆盖养护，以避免表面快速硬化后，产生混凝土表面温度和收缩裂缝。在寒冷季节，混凝土表面应设草帘覆盖保温措施，以防止寒潮袭击。
4.混凝土工程质量的验收
混凝土工程完成且质量控制资料齐全后，应根据质量保证资料、混凝土结构实体质量和设计文件、现行《混凝土强度检验评定标准》GBJ10
7、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-200
2、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001的规定，对混凝土结构工程的施工质量进行检查、评估与验收。
5.常见混凝土裂缝原因分析
5.1材料质量 材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”，只有把好了材料的质量关，工程质量才会在根本上得到保证。
5.2地基变形
在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况，由于地基变形的应力相对较大，使的裂缝一般是贯穿性的。
5.3施工工艺
施工工艺着重强调以下几点: (1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。
(2)混 凝 土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
5.4结构受荷 结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%一40%的设计荷载，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2一0.3nun.对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。
5.5设计构造 结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
5.6湿度变形裂缝 普通混凝土在空气中硬结时，体积会发生收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。这类裂缝，在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
5.7徐变裂缝 结构构件在内应力的作用下，除瞬时弹性变形外，其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用，其长期变形值可增加2～3倍，因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力，造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区，其特征与承受荷载出现裂缝相同。
5.8施工方面 由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够;水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大;搅拌时间不够、振捣不实;钢筋表面污染、保护层过小或过大;任意留置施工缝且不按规定处理;后期施工扰动前期混凝土;构件内外温差大，未采取有效措施;在不宜施工的气候条件下，勉强施工等。 6.预防措施
6.1材料选用
(1)水泥:应选用水化热较低的水泥，严禁使用安全性不合格水泥。
(2)粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好，孔隙率小，无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。
(3)细骨料:宜用颗粒较粗、孔隙较小，含泥量较低的中砂。
(4)外掺料 :宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。
6.2配料
(1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量，以减少混凝土的收缩。 (2)禁止任意增加水用量。
(3)配制混凝土时计量应准确，要严格控制灰比和水泥用量，搅拌要均匀，离析的混凝土必须重新拌匀后，方可浇灌。
6.3配筋
钢筋配置应严格按施工图施工，尤其重视以下各点: (1)从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响，做到强度弱梁。
(2)钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。
6.4模板工程
钢筋混凝土结构裂缝的预防，在模板工程中应注意以下各点: (1)模板构造要合理，防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。
(2)模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载(特别是动荷载)作用下，模板变形过大造成开裂。 (3)合理掌握拆模时间，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
6.5混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时应防止离析显现，振捣应均匀、适度。
(2)加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时，或者不能保证其充分湿润时，可采用覆盖保温等方法。 6.6施工技术
(1)加强地基的检查与验收工作，基坑开挖后及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基，设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探，当探出有不利地质情况时，必须先对其加固处理，并经验收后，方可进行下一步施工。
(2)开挖基槽时，要注意不扰动其原状结构。合理安排施工顺序。相邻建(构)筑物间距较近时，一般应先施工较深基础，以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。 7.结束语
混凝土施工过程中，加强对原材料的质量控制，并及时对施工现场进行工序检查及控制，有针对性地采取预防措施，尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，发现有影响混凝土结构施工质量的问题或事项决不迁就，及时进行整改或返工，以确保工程质量，使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性，使混凝土结构的施工质量自始至终处于受控状态，才能提高混凝土结构的施工质量。
参考文献：
1、陈晓东—浅谈商品混凝土结构裂缝的控制—泰州职业技术学院学报—2004-2
2、商品混凝土结构裂缝产生原因及预防措施—科技咨询—建筑科学 2004-4
3、王铁龙 工程结构裂缝控制北京 中国建筑工业出版社
4、陈志源 土木工程材料(第2版) 武汉理工大学出版社
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