摘要:隨著社會的發(fā)展，對房屋建筑要求也越來越高。本方作者結(jié)合工程實例，針對泵送混凝土結(jié)構(gòu)普遍出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，調(diào)查分析了泵送混凝土澆筑梁的各種受力狀況，依據(jù)構(gòu)建的計算模型，對梁裂縫進行了分析計算。通過計算混凝土硬化時的體積收縮值，確定裂縫主要是由混凝土硬化時體積收縮所引起，據(jù)此提出了控制混凝土原材料和施工質(zhì)量以及改進結(jié)構(gòu)設計等措施。工程實踐表明，該措施能有效提高混凝土抵抗收縮開裂的能力。
　　關鍵詞:結(jié)構(gòu)工程；泵送混凝土；梁；裂縫；結(jié)構(gòu)設計
　　引言
　　大量的工程實例表明，泵送混凝土澆筑的構(gòu)件普遍出現(xiàn)裂縫，而目前的研究主要集中于因荷載引起的裂縫，對非荷載因素引起的開裂問題則研究較少。實際上，混凝土收縮所引起的開裂已經(jīng)成為一個不容忽視的問題。本文結(jié)合施工實例，分析了泵送混凝土梁產(chǎn)生裂縫的原因，確定了混凝土收縮是梁開裂的主因，并提出了一套解決方案和對策。
　　1受力分析
　　某全剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)施工方案全部采用泵送混凝土。當施工到第6層時發(fā)現(xiàn)1～4層的梁(長5.4～6.5m，寬350mm，高550mm)均出現(xiàn)豎向裂縫，其中一根梁上裂縫數(shù)量達到8條之多(圖1)，這些裂縫垂直于梁軸線，距支座0.3～1.1m，大多在梁腰兩側(cè)同時出現(xiàn)(貫穿梁腰);裂縫寬度變化呈棗核狀，即在梁腰中部較寬(最寬達0.3mm)，兩頭較窄，大多數(shù)裂縫終止于梁底以上、梁板交接處以下20～30mm。梁的截面尺寸及配筋如圖2所示。為了防止因拆模過早混凝土產(chǎn)生荷載裂縫，保證現(xiàn)澆梁達到設計強度等級的75%時，才拆除底模及支架，本工程共準備了3層模板量供周轉(zhuǎn)使用，施工時總有兩層模板在支護工作中，當拆除梁、板底模換支點撐時，梁、板混凝土已養(yǎng)護20d，依當時的規(guī)范[2]進行荷載分析和配筋驗算，滿足抗裂要求。因此，可判斷此開裂是由非荷載因素造成的。根據(jù)裂縫出現(xiàn)的位置以及開裂的形狀，又考慮到梁兩端均與混凝土剪力墻暗柱相連接(相當于梁處于全約束狀態(tài))的情況，綜合分析后，初步斷定該批裂縫為因混凝土收縮所引起的裂縫。

　　圖1混凝土梁裂縫分布圖
　　
　　圖2梁端配筋
　　2裂縫驗算
　　依文獻[3]提供的公式對梁裂縫進行驗算。
　　2.1混凝土收縮量y
　　y=ε0(1-e-0.01t)(1)
　　其中，ε0為標準狀態(tài)下混凝土極限收縮量，取3.24×10-4;t為混凝土澆筑日期，t=30d。由式(1)得
　　y=0.84×10-4
　　將其折算為當量溫度
　　Ty=-y/α(2)
　　其中，α為溫度系數(shù)，α=1×10-5。由式(2)得
　　Ty=-8.4℃
　　此溫度疊加混凝土溫度降低值得綜合降溫差
　　T=-(Tmax-Tmin)+Ty(3)
　　其中，T為綜合降溫差(℃);Tmax為梁中混凝土的最高溫度，經(jīng)監(jiān)測，取42℃;Tmin為混凝土的最低溫度，根據(jù)外界氣溫及實測值，取10℃。由式(3)得
　　T=40.4℃
　　2.2混凝土中的極限拉應力xmax
　　xmax=-EαH(t)(4)
　　式中:E為混凝土彈性模量;取3.2×104MPa;H(t)為混凝土應力松弛系數(shù)，取0.5.由式(4)得
　　xmax=-6.4MPa
　　收縮拉應力σxmax遠大于混凝土實際抗拉強度(C40混凝土28d的抗拉強度取4.0MPa)，可判定裂縫是由混凝土的體積及溫度收縮造成的。
　　3原因分析
　　3.1材料方面
　　(1)混凝土配合比。1～8層C40混凝土的配合比為:水泥370kg，砂子621kg，石子1154kg，水170kg，二級粉煤灰85kg。水泥用量較大，加上粉煤灰，粉料用量近500kg。因此，混凝土水化放熱量大，水泥石含量多，易形成收縮和干縮裂縫。
　　(2)混凝土強度等級。強度等級的提高常伴隨著水泥用量的增大，易使混凝土收縮和干縮量增大，C40等級和水泥用量均為較高值。
　　(3)骨料質(zhì)量。細骨料為灞河中砂，含泥量偏高，接近規(guī)范限定值，易造成混凝土收縮量增大。
　　3.2施工方面
　　(1)混凝土攪拌質(zhì)量。混凝土用水量的控制一直是個難題。由于對砂、石含水量的檢驗總是滯后于施工現(xiàn)場的實際情況，因此攪拌時，實際用水量很難符合配合比的要求。當遇到泵送阻力較大，鋼筋較密及澆筑較慢時，隨意加水現(xiàn)象時有發(fā)生。尤其在開始和結(jié)束泵送時，為了泵送順利及清洗泵，都要加水，泵出的混凝土含水量大大超標，致使收縮量增大。
　　(2)混凝土養(yǎng)護質(zhì)量。梁為懸空構(gòu)件，養(yǎng)護難度大。為周轉(zhuǎn)模板，一般在混凝土澆筑3～4d后即拆除側(cè)模，使梁暴露在春季干燥的空氣中，降溫降濕過快，梁的干縮值及溫度收縮值均較大，混凝土中的應力來不及松弛，使梁的表面裂縫向縱深發(fā)展為貫穿性裂縫。
　　3.3設計及其他方面
　　(1)設計人員對泵送混凝土的性能考慮不夠。泵送混凝土在硬化時的收縮和徐變較大，容易產(chǎn)生開裂。結(jié)構(gòu)設計時往往只考慮結(jié)構(gòu)強度的要求，對構(gòu)件一般不作抗裂驗算，僅套用現(xiàn)行規(guī)范而忽略泵送混凝土的特點。泵送混凝土與同一強度等級的塑性混凝土的力學性能雖然相同，但在施工階段的性能及澆筑的后期效果卻有較大的差別。
　　(2)梁高度和腰筋配置情況的影響。原結(jié)構(gòu)圖是按梁高不超過700mm，可不設腰筋設計的。由于梁較高且無腰筋約束，梁腰無足夠能力抵抗混凝土收縮應力而產(chǎn)生裂縫。因此應加強結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設計研究，從構(gòu)造措施上約束混凝土收縮造成的開裂。尤其用泵送混凝土澆筑的梁，當梁凈高或上下兩層鋼筋間距超過200mm，就應增加一道構(gòu)造腰筋，以約束混凝土的收縮。
　　(3)剪力墻對梁的極大約束。梁與剪力墻相連，剪力墻的剛度相對于梁來說，幾乎是無限大。梁受到極大約束后，無法自由收縮，致使梁產(chǎn)生貫穿性裂縫。
　　4預防對策
　　4.1改進結(jié)構(gòu)設計，在梁腰增設腰筋經(jīng)原因分析，決定在梁腰加設2根Φ16腰筋，以抵抗在梁中產(chǎn)生的收縮拉應力，效果相當明顯。這一措施在新版的混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中得以驗證。
　　4.2嚴格控制水灰比針對施工中因泵送困難、鋼筋較密不易振搗密實及施工減慢而出現(xiàn)的隨意加水以增加混凝土流動性的現(xiàn)象，制定了嚴格措施，加強檢查，保證施工中混凝土水灰比基本穩(wěn)定。
　　4.3嚴格控制原材料質(zhì)量及混凝土配合比石子應盡量采用潔凈的硬質(zhì)巖石，控制風化石含量。必要時人工進行級配優(yōu)化。砂子應選用干凈的中粗砂。控制含泥量配合比設計時，盡量選用高強度水泥以減少水泥用量，降低混凝土發(fā)熱量，從而減少混凝土溫度收縮值。同時，應選用合適的外加劑和考慮摻加粉煤灰等材料，不但可以增加混凝土抗離析能力和可泵送性能，還可起到降低拌和用水量和水泥用量的目的。
　　4.4加強混凝土振搗管理澆筑后的混凝土在初凝前，可進行二次振搗，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部產(chǎn)生的水分和空隙，增強混凝土與鋼筋的握裹力，防止裂縫的開展。
　　4.5延遲拆模時間，加強混凝土養(yǎng)護模板能阻止混凝土中的水分向外蒸發(fā)，可以對混凝土起到很好的養(yǎng)護作用。對于不易灑水或難于養(yǎng)護的懸空構(gòu)件，施工中應盡量晚拆模板。以上對策應用于隨后的施工中，混凝土梁再未出現(xiàn)裂縫。
　　5結(jié)語
　　(1)現(xiàn)澆構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的原因有荷載因素，也有非荷載因素。泵送混凝土構(gòu)件出現(xiàn)的裂縫常常是非荷載因素造成的，其中混凝土的收縮是造成構(gòu)件開裂的主因。
　　(2)施工中應加強對原材料質(zhì)量和用量的控制。
　　(3)加強對混凝土澆筑和養(yǎng)護的管理，可以有效地提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能。
　　(4)設計人員應重視構(gòu)造鋼筋的作用，從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。
　　參考文獻:
　　[1]混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范[S].
　　[2]混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].
　　[3]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].       職稱論文