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【摘 要】 本文是作者结合多年工作经验以及工程实例，主要针对商住办公大楼钢筋混凝土结构裂缝控制问题进行分析，可供参考。
【关键词】 施工技术；超长钢筋；裂缝控制
一、工程基本情况及技术难点
本工程为商住办公大楼，该工程建筑面积11667.2m2，高度80.8m，地面以上18层，采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构，梁板平面最大边缘尺寸为154.7m×37.4m，梭形办公楼部分最大尺寸为141.45m，后办公楼最长为128m，为超长钢筋混凝土结构。虽然结构超长，但考虑到建筑物的整体性及美观性等原因，整个结构不设永久伸缩缝，只能部分设置后浇带。因此，必须采取合理的技术措施，避免超长结构因环境气温变化、水泥水化热以及混凝土收缩变形等因素造成的混凝土结构开裂。另外，本工程结构形状复杂，在变截面部位收缩拉应力会产生应力集中，极易造成开裂。鉴于工程的复杂性和技术难度，应采用补偿收缩混凝土等综合技术措施，来控制结构有害裂缝的产生。
二、裂缝的产生原因及防治措施
混凝土构筑物开裂是一种普遍现象，它是长期困扰建筑工程技术人员的世界性难题。近代科学关于混凝土的宏观、微观的研究和工程实践都说明：混凝土开裂是绝对的，不裂是相对的。虽然开裂难以完全避免，但它却是能够控制的，采取一些技术措施完全可以将裂缝的危害控制在一定范围。
混凝土抗拉强度比抗压强度小得多，在不大的拉应力下就可能出现明显的裂缝。钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多，也很复杂，主要有以下几类：
（1）荷载和约束或外加变形引起的裂缝；
a.由外荷载（静、动荷载）直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。
b.由变形变化引起的裂缝：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（塑形收缩、干燥收缩、碳化收缩）及地基不均匀沉降（膨胀）变形。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过混凝土的抗拉强度后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松驰。这种裂缝宽度大、内应力小，对荷载的影响小，但对耐久性损害大。
（2）施工过程中形成的裂缝；
（3）因混凝土组成成份所产生的裂缝；
（4）因使用和环境条件导致的裂缝。
本工程为超长钢筋混凝土结构，梁板最大边缘尺寸为154.7m，不设伸缩缝，且结构形式复杂，梁板处于地上，由于气候（温度、湿度）变化，混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大，如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂，将成为施工技术的关键。
根据本工程的特点，针对开裂不同的成因采取相应的技术措施：
1、温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量，在大体积混凝土时对其内部温度进行跟踪测定，最高时高达85.6℃。水泥水化热在1-3天可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后3-5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，产生温度变形和温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝。因此控制大体积混凝土温度裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。
（1）宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。經过实践，每m3混凝土的水泥用量增减10Kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。
（2）掺加粉煤灰和外加剂
掺加原状或磨细粉煤灰，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温升，效果非常显著。试验表明：掺加20%粉煤灰的水泥混凝土，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加剂由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，从而减少温度裂缝发生的可能性。
（3）控制混凝土出机温度和浇筑温度
最有效的办法是降低石子温度，混凝土中石子比热最小，但每m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。
（4）改进振捣工艺和养护工艺
对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振捣，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，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。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件下，是一个十分重要和关键的工作。环境相对湿度越低，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂。同时在潮湿条件下，可使水泥的水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。
2、沉陷（塑性）收缩裂缝
这种裂缝产生的原因是流动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1-3小时出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。本工程主要采取以下控制措施：
（1）要严格控制混凝土单位用水量在170Kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足浇筑要求时，尽可能减少坍落度。
（2）混凝土搅拌时间要适当，过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。
（3）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
（4）在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
3、混凝土收缩
混凝土收缩包括混凝土自身随龄期的收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等，针对于此。
（1）采用补偿收缩混凝土技术，即在普通混凝土中掺加一定比例的膨胀剂。膨胀剂在水化过程中产生适度膨胀，在钢筋及邻位的约束下，在混凝土中建立一定的预压应力，这一应力可部分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开裂。
（2）设置一定数量的膨胀加强带、后浇带、膨胀加强带与主体结构同时浇筑，后浇带在主体结构封顶、且主体结构浇筑完毕42天之后浇筑。
（3）从材料角度入手，严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，选用低收缩原材料，降低用水量和水泥用量，配制出自身收缩较小的混凝土。
（4）梁、板裂缝的主要原因是混凝土收缩，因此对这些部位重点做好保温、保湿养护，降低失水干缩，具体措施：麻袋片覆盖并浇水养护，避免混凝土过早失水造成干缩开裂。
（5）混凝土的塑性收缩发生在早期，在终凝前其表面用木抹子和铁抹刀搓压，防止或减少龟裂现象的产生。
三、补偿收缩混凝土配合比设计
1、设计要求及混凝土拌和形式
（1）2至8层（即标高14.85m以下）墙、柱、梁、板混凝土标号为C35，膨胀加强带部位C40；9至18层（即标高18.85m以下）墙、柱、梁、板混凝土标号为C30，膨胀加强带C35。
（2）拌合形式：现场搅拌泵送，坍落度SL=16-18cm
2、混凝土配合比（见下表）
四、总结及效果分析
综上，本工程主体结顶后，由建设、设计、施工、监理、质检、建材院等有关单位对该工程共同进行了验收，未发现任何有害裂缝。说明采用混凝土超长结构无缝施工新技术应用是成功的，它取消了永久伸缩和双墙双柱结构，保证了结构的整体性，增加了有效空间，使该建筑更加美观大方、宏伟壮观，大大简化了施工工艺，缩短了工期，保证了工程质量，结构不裂不渗，达到了预期目标，受到工程各方的一致好评。
【关键词】 施工技术；超长钢筋；裂缝控制
一、工程基本情况及技术难点
本工程为商住办公大楼，该工程建筑面积11667.2m2，高度80.8m，地面以上18层，采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构，梁板平面最大边缘尺寸为154.7m×37.4m，梭形办公楼部分最大尺寸为141.45m，后办公楼最长为128m，为超长钢筋混凝土结构。虽然结构超长，但考虑到建筑物的整体性及美观性等原因，整个结构不设永久伸缩缝，只能部分设置后浇带。因此，必须采取合理的技术措施，避免超长结构因环境气温变化、水泥水化热以及混凝土收缩变形等因素造成的混凝土结构开裂。另外，本工程结构形状复杂，在变截面部位收缩拉应力会产生应力集中，极易造成开裂。鉴于工程的复杂性和技术难度，应采用补偿收缩混凝土等综合技术措施，来控制结构有害裂缝的产生。
二、裂缝的产生原因及防治措施
混凝土构筑物开裂是一种普遍现象，它是长期困扰建筑工程技术人员的世界性难题。近代科学关于混凝土的宏观、微观的研究和工程实践都说明：混凝土开裂是绝对的，不裂是相对的。虽然开裂难以完全避免，但它却是能够控制的，采取一些技术措施完全可以将裂缝的危害控制在一定范围。
混凝土抗拉强度比抗压强度小得多，在不大的拉应力下就可能出现明显的裂缝。钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多，也很复杂，主要有以下几类：
（1）荷载和约束或外加变形引起的裂缝；
a.由外荷载（静、动荷载）直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。
b.由变形变化引起的裂缝：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（塑形收缩、干燥收缩、碳化收缩）及地基不均匀沉降（膨胀）变形。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过混凝土的抗拉强度后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松驰。这种裂缝宽度大、内应力小，对荷载的影响小，但对耐久性损害大。
（2）施工过程中形成的裂缝；
（3）因混凝土组成成份所产生的裂缝；
（4）因使用和环境条件导致的裂缝。
本工程为超长钢筋混凝土结构，梁板最大边缘尺寸为154.7m，不设伸缩缝，且结构形式复杂，梁板处于地上，由于气候（温度、湿度）变化，混凝土结构的热胀冷缩、干燥收缩以及水泥水化热所产生的温度应力都很大，如何控制因冷缩和干缩产生的拉应力造成的结构开裂，将成为施工技术的关键。
根据本工程的特点，针对开裂不同的成因采取相应的技术措施：
1、温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量，在大体积混凝土时对其内部温度进行跟踪测定，最高时高达85.6℃。水泥水化热在1-3天可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后3-5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，产生温度变形和温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝。因此控制大体积混凝土温度裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。
（1）宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。經过实践，每m3混凝土的水泥用量增减10Kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。
（2）掺加粉煤灰和外加剂
掺加原状或磨细粉煤灰，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温升，效果非常显著。试验表明：掺加20%粉煤灰的水泥混凝土，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥混凝土的80%。外加剂由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，从而减少温度裂缝发生的可能性。
（3）控制混凝土出机温度和浇筑温度
最有效的办法是降低石子温度，混凝土中石子比热最小，但每m3混凝土中石子所占重量最大。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。
（4）改进振捣工艺和养护工艺
对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振捣，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，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。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件下，是一个十分重要和关键的工作。环境相对湿度越低，风速越大，收缩越大，高空浇灌容易引起开裂。同时在潮湿条件下，可使水泥的水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。
2、沉陷（塑性）收缩裂缝
这种裂缝产生的原因是流动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1-3小时出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。本工程主要采取以下控制措施：
（1）要严格控制混凝土单位用水量在170Kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足浇筑要求时，尽可能减少坍落度。
（2）混凝土搅拌时间要适当，过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。
（3）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
（4）在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
3、混凝土收缩
混凝土收缩包括混凝土自身随龄期的收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等，针对于此。
（1）采用补偿收缩混凝土技术，即在普通混凝土中掺加一定比例的膨胀剂。膨胀剂在水化过程中产生适度膨胀，在钢筋及邻位的约束下，在混凝土中建立一定的预压应力，这一应力可部分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开裂。
（2）设置一定数量的膨胀加强带、后浇带、膨胀加强带与主体结构同时浇筑，后浇带在主体结构封顶、且主体结构浇筑完毕42天之后浇筑。
（3）从材料角度入手，严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，选用低收缩原材料，降低用水量和水泥用量，配制出自身收缩较小的混凝土。
（4）梁、板裂缝的主要原因是混凝土收缩，因此对这些部位重点做好保温、保湿养护，降低失水干缩，具体措施：麻袋片覆盖并浇水养护，避免混凝土过早失水造成干缩开裂。
（5）混凝土的塑性收缩发生在早期，在终凝前其表面用木抹子和铁抹刀搓压，防止或减少龟裂现象的产生。
三、补偿收缩混凝土配合比设计
1、设计要求及混凝土拌和形式
（1）2至8层（即标高14.85m以下）墙、柱、梁、板混凝土标号为C35，膨胀加强带部位C40；9至18层（即标高18.85m以下）墙、柱、梁、板混凝土标号为C30，膨胀加强带C35。
（2）拌合形式：现场搅拌泵送，坍落度SL=16-18cm
2、混凝土配合比（见下表）
四、总结及效果分析
综上，本工程主体结顶后，由建设、设计、施工、监理、质检、建材院等有关单位对该工程共同进行了验收，未发现任何有害裂缝。说明采用混凝土超长结构无缝施工新技术应用是成功的，它取消了永久伸缩和双墙双柱结构，保证了结构的整体性，增加了有效空间，使该建筑更加美观大方、宏伟壮观，大大简化了施工工艺，缩短了工期，保证了工程质量，结构不裂不渗，达到了预期目标，受到工程各方的一致好评。