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摘 要：本文以某工程为例，分析超长无缝混凝土结构施工技术在具体工程中的应用，并得出在超长混凝土结构中通过优化钢筋构造能有效约束超长结构的变形等结论。
关键词：无缝混凝土；混凝土结构；施工技术
Abstract: This paper takes a project as an example analysis and application of construction technology of super-length seamless concrete structure in the concrete engineering, and obtains through optimization of steel structure can effectively restrain the overlong structural deformation results in super-long concrete structure.
Keywords: seamless concrete; concrete; construction technology
中图分类号：TU37
1.混凝土裂纹产生机理分析
由于混凝土的组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同，混凝土中产生裂缝的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由溫度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。前两种主要由设计考虑，后一种主要由施工过程引起，产生这种裂纹的机理如下：混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，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。当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受到约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度较低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝,并向上、下延伸。当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
一般情况下，当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于钢筋混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于钢筋混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。通常处理这类裂纹的思路是“抗放兼施，以抗为主”，通过给混凝土施加预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是关键。
2.具体施工步骤与措施
某地综合楼工程，主楼地上十六层、地下一层、最大檐高74m，总建筑面积52500m2。主楼标准层平面尺寸为：A×B＝120m×29.8m，楼板厚120～150mm，混凝土标号采用C30。地下室及上部结构的长度大大超过规范分缝的要求，但考虑到永久分缝给建筑带来不利的影响，结构设计时采用桩基础，通过适宜的结构措施(楼板部分设通长钢筋、混凝土后浇带、预应力等)、建筑措施(架空层、顶层及外墙加强保温和隔热措施等)及施工措施，确定地下室及上部结构均不设永久缝。本工程施工过程中主要采取了如下控制措施。
2.1超长混凝土结构
钢筋施工要求考虑到钢筋混凝土现浇楼板受力状态考虑不仅局限于楼板平面的应力变化(按弯矩配置抵抗正、负弯矩的受力钢筋)、板平面的受剪变形，也受板端嵌固端节点产生弯矩,平面弯曲或屈曲所产生的应力影响。对整个楼板受力体系分析时，还应考虑现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形。因而，对超长钢筋混凝土楼板的钢筋施工时，必须满足以下要求：
（1）上网上铁、下网下铁钢筋采用通常设置，机械接头等级为Ⅱ级，在同一连接区段内，接头百分率不大于50%。
（2）板的底部钢筋伸入支座长度应≥10d，且应伸入到支座中心线。一层要求伸至梁墙外皮。
（3）板的中间支座上部钢筋(负筋)两端直钩的长度为板厚减负筋的保护层厚度。板的边支座负筋在梁或墙内的锚固长度满足受拉钢筋的最小锚固长度La。
（4）双向板的底部钢筋，短跨钢筋置于下排，长跨钢筋置于上排。
（5 ）当板底与梁底平时，板的下部钢筋伸入梁内须弯折后置于梁的下部纵向钢筋之上。现浇钢筋混凝土楼板的板底钢筋不得在跨中搭接，且应伸至梁中心线。板顶钢筋不得在支座搭接，在非支座处板顶钢筋的下弯长度比板厚小15 ，在边支座的锚固长度为La ，见图1 。
2.2采用混凝土后浇带
根据实际情况,在主楼地下室设置一道沉降后浇带(用来隔离主楼和车库)，四道伸缩后浇带(其中主楼三道、车库一道)，主楼以上标准层设二道后浇带，将各段混凝土温度伸缩缝间距控制在30m内。施工技术措施：
（1）后浇带采用比相应结构部位高一级的微膨胀混凝土(掺10％UAE)浇筑。
（2）沉降后浇带的浇筑时间须在主楼封顶后根据沉降观测结果确定，沉降稳定一个月后浇筑。
（3）伸缩后浇带的浇注时间是在其相邻构件浇注2个月后进行。施工期间后浇带两侧构件模板支撑架不拆除，以确保构件和结构整体在施工阶段的承载力和稳定性。
2.3在混凝土内掺加抗裂纤维
抗裂纤维可以通过大量吸收能量，控制水泥基体内部微裂的生成及发展，大幅度提高混凝土抗裂能力及改善抗冲击性能，并能大幅度提高混凝土抗折强度并降低其脆性。同时，纤维能在混凝土内部形成均匀的乱向支撑体系，能有效阻止混凝土内原生裂缝的发生和发展，减少裂缝的数量和尺寸，有效阻碍骨料的离析，保证泌水均匀，阻碍沉降裂缝的形成。施工技术措施：
（1）本工程采用聚丙烯纤维，要求：直径18um；抗拉强度>360Mpa；弹性模量>3300Mpa。极限延伸率>25%；纤维长度19mm。其他指标应满足《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38:2004)。
（2）纤维掺量：每立方混凝土0.6kg，后浇带处每立方混凝土1.0kg。
（3）根据配合比掺量，将适量纤维加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可。聚丙烯纤维完全为物理性配筋，同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应，故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比，对坍落度影响很小，初凝、终凝时间变化甚微，粘聚性增强，泵送性能可以改善，施工及养护工艺无需特殊要求。
2.4架空层、顶层楼板施加预应力
针对楼板上下表面温差较大而易产生和积聚温度应力的情况，本工程通过对主楼地下室顶板、二层、五层、九层及屋面增加部分无粘接预应力钢筋(分段施加预应力)，以有效地控制温度应力引起的结构裂缝的产生和发展，确保建筑物在温度变化环境下，不出现有害裂缝。施工技术措施：
（1）沿建筑长向构造设置无粘接预应力钢筋(fptk=1860N/mm，高强低松弛预应力钢绞线)，规格Φj15.2，间距400mm/道，沿字母轴方向、楼板中心直线布置。
（2）采用无粘结后张法，混凝土达到设计要求强度100％后方可张拉。
（3）伸长值计算：无粘结预应力筋伸长值△lcp，(控制应力确定后计算)可按下式计算：
ΔLCP=FpmLp/ApEp
Fpm—无粘结预应力筋的平均张拉力(KN)，取张拉端的拉力与固定端(两端张拉时，去跨中)扣除摩擦损失后拉力的平均值；Lp—无粘结预应力筋的长度(mm)
Ap—无粘结预应力筋的截面面积(mm2)
Ep—无粘结预应力筋的弹性模量(KN/mm2)
经计算：首层钢绞线按0.73fptk，能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力；二层钢绞线按0.5fptk，能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力；五、九、屋面层钢绞线按0.65fptk，除58m钢绞线不能满足设计要求，其它均能满足；58m钢绞线按0.7fptk能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力。
（4）张拉结束后，在距离锚具30mm处切去多余长度，在夹片及无粘结预应力筋端头外露部分涂刷环氧树脂，然后用微膨胀混凝土对张拉端进行封堵混凝土，保护层厚度锚具外50mm。
3.结语
通过本工程的实施，我们可以得出以下结论：在超长混凝土结构中，通过优化钢筋构造，能有效约束超长结构的变形，从而有效地減少结构因温度和收缩引起的变形，明显地抑制结构的开裂。在超长混凝土结构中，通过合理设置后浇带，能有效释放混凝土产生的温度应力及沉降不均匀产生的结构应力，提高了混凝土结构抵抗温度变化的能力。通过在混凝土内掺加聚丙烯纤维抗裂纤维，能有效阻止混凝土内原生裂缝的发生和发展，大幅度提高混凝土抗裂能力，并能提高混凝土抗折强度并降低其脆性。采用预应力钢绞线，通过对温差较大的楼板施加预应力，使混凝土始终处于压应力状态，能够有效地控制温度应力引起的结构裂缝的产生和发展，确保建筑物在温度变化环境下，不出现有害裂纹，可以达到控制楼板裂缝的效果。
参考文献：
[1] 史开宇. 混凝土裂缝的成因及预防对策[J]. 科技致富向导 2009年18期
[2] 魏贻民. 剖析混凝土结构裂缝[J]. 科技致富向导 2009年02期
[3] 李广锋,赵丽梅,谢彦良. 混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J]. 科技致富向导 2010年17期
[4] 陈汝胜. 浅析混凝土裂缝的产生与防治[J]. 科技致富向导 2010年32期
关键词：无缝混凝土；混凝土结构；施工技术
Abstract: This paper takes a project as an example analysis and application of construction technology of super-length seamless concrete structure in the concrete engineering, and obtains through optimization of steel structure can effectively restrain the overlong structural deformation results in super-long concrete structure.
Keywords: seamless concrete; concrete; construction technology
中图分类号：TU37
1.混凝土裂纹产生机理分析
由于混凝土的组成材料、微观构造以及所受外界影响的不同，混凝土中产生裂缝的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由溫度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。前两种主要由设计考虑，后一种主要由施工过程引起，产生这种裂纹的机理如下：混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，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。当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受到约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度较低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝,并向上、下延伸。当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。
一般情况下，当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于钢筋混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于钢筋混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。通常处理这类裂纹的思路是“抗放兼施，以抗为主”，通过给混凝土施加预压应力，与混凝土抵抗收缩变形所产生的拉应力能达到补偿平衡，这是关键。
2.具体施工步骤与措施
某地综合楼工程，主楼地上十六层、地下一层、最大檐高74m，总建筑面积52500m2。主楼标准层平面尺寸为：A×B＝120m×29.8m，楼板厚120～150mm，混凝土标号采用C30。地下室及上部结构的长度大大超过规范分缝的要求，但考虑到永久分缝给建筑带来不利的影响，结构设计时采用桩基础，通过适宜的结构措施(楼板部分设通长钢筋、混凝土后浇带、预应力等)、建筑措施(架空层、顶层及外墙加强保温和隔热措施等)及施工措施，确定地下室及上部结构均不设永久缝。本工程施工过程中主要采取了如下控制措施。
2.1超长混凝土结构
钢筋施工要求考虑到钢筋混凝土现浇楼板受力状态考虑不仅局限于楼板平面的应力变化(按弯矩配置抵抗正、负弯矩的受力钢筋)、板平面的受剪变形，也受板端嵌固端节点产生弯矩,平面弯曲或屈曲所产生的应力影响。对整个楼板受力体系分析时，还应考虑现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形。因而，对超长钢筋混凝土楼板的钢筋施工时，必须满足以下要求：
（1）上网上铁、下网下铁钢筋采用通常设置，机械接头等级为Ⅱ级，在同一连接区段内，接头百分率不大于50%。
（2）板的底部钢筋伸入支座长度应≥10d，且应伸入到支座中心线。一层要求伸至梁墙外皮。
（3）板的中间支座上部钢筋(负筋)两端直钩的长度为板厚减负筋的保护层厚度。板的边支座负筋在梁或墙内的锚固长度满足受拉钢筋的最小锚固长度La。
（4）双向板的底部钢筋，短跨钢筋置于下排，长跨钢筋置于上排。
（5 ）当板底与梁底平时，板的下部钢筋伸入梁内须弯折后置于梁的下部纵向钢筋之上。现浇钢筋混凝土楼板的板底钢筋不得在跨中搭接，且应伸至梁中心线。板顶钢筋不得在支座搭接，在非支座处板顶钢筋的下弯长度比板厚小15 ，在边支座的锚固长度为La ，见图1 。
2.2采用混凝土后浇带
根据实际情况,在主楼地下室设置一道沉降后浇带(用来隔离主楼和车库)，四道伸缩后浇带(其中主楼三道、车库一道)，主楼以上标准层设二道后浇带，将各段混凝土温度伸缩缝间距控制在30m内。施工技术措施：
（1）后浇带采用比相应结构部位高一级的微膨胀混凝土(掺10％UAE)浇筑。
（2）沉降后浇带的浇筑时间须在主楼封顶后根据沉降观测结果确定，沉降稳定一个月后浇筑。
（3）伸缩后浇带的浇注时间是在其相邻构件浇注2个月后进行。施工期间后浇带两侧构件模板支撑架不拆除，以确保构件和结构整体在施工阶段的承载力和稳定性。
2.3在混凝土内掺加抗裂纤维
抗裂纤维可以通过大量吸收能量，控制水泥基体内部微裂的生成及发展，大幅度提高混凝土抗裂能力及改善抗冲击性能，并能大幅度提高混凝土抗折强度并降低其脆性。同时，纤维能在混凝土内部形成均匀的乱向支撑体系，能有效阻止混凝土内原生裂缝的发生和发展，减少裂缝的数量和尺寸，有效阻碍骨料的离析，保证泌水均匀，阻碍沉降裂缝的形成。施工技术措施：
（1）本工程采用聚丙烯纤维，要求：直径18um；抗拉强度>360Mpa；弹性模量>3300Mpa。极限延伸率>25%；纤维长度19mm。其他指标应满足《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38:2004)。
（2）纤维掺量：每立方混凝土0.6kg，后浇带处每立方混凝土1.0kg。
（3）根据配合比掺量，将适量纤维加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可。聚丙烯纤维完全为物理性配筋，同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应，故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比，对坍落度影响很小，初凝、终凝时间变化甚微，粘聚性增强，泵送性能可以改善，施工及养护工艺无需特殊要求。
2.4架空层、顶层楼板施加预应力
针对楼板上下表面温差较大而易产生和积聚温度应力的情况，本工程通过对主楼地下室顶板、二层、五层、九层及屋面增加部分无粘接预应力钢筋(分段施加预应力)，以有效地控制温度应力引起的结构裂缝的产生和发展，确保建筑物在温度变化环境下，不出现有害裂缝。施工技术措施：
（1）沿建筑长向构造设置无粘接预应力钢筋(fptk=1860N/mm，高强低松弛预应力钢绞线)，规格Φj15.2，间距400mm/道，沿字母轴方向、楼板中心直线布置。
（2）采用无粘结后张法，混凝土达到设计要求强度100％后方可张拉。
（3）伸长值计算：无粘结预应力筋伸长值△lcp，(控制应力确定后计算)可按下式计算：
ΔLCP=FpmLp/ApEp
Fpm—无粘结预应力筋的平均张拉力(KN)，取张拉端的拉力与固定端(两端张拉时，去跨中)扣除摩擦损失后拉力的平均值；Lp—无粘结预应力筋的长度(mm)
Ap—无粘结预应力筋的截面面积(mm2)
Ep—无粘结预应力筋的弹性模量(KN/mm2)
经计算：首层钢绞线按0.73fptk，能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力；二层钢绞线按0.5fptk，能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力；五、九、屋面层钢绞线按0.65fptk，除58m钢绞线不能满足设计要求，其它均能满足；58m钢绞线按0.7fptk能满足设计要求的2.0～2.5N/mm2预压应力。
（4）张拉结束后，在距离锚具30mm处切去多余长度，在夹片及无粘结预应力筋端头外露部分涂刷环氧树脂，然后用微膨胀混凝土对张拉端进行封堵混凝土，保护层厚度锚具外50mm。
3.结语
通过本工程的实施，我们可以得出以下结论：在超长混凝土结构中，通过优化钢筋构造，能有效约束超长结构的变形，从而有效地減少结构因温度和收缩引起的变形，明显地抑制结构的开裂。在超长混凝土结构中，通过合理设置后浇带，能有效释放混凝土产生的温度应力及沉降不均匀产生的结构应力，提高了混凝土结构抵抗温度变化的能力。通过在混凝土内掺加聚丙烯纤维抗裂纤维，能有效阻止混凝土内原生裂缝的发生和发展，大幅度提高混凝土抗裂能力，并能提高混凝土抗折强度并降低其脆性。采用预应力钢绞线，通过对温差较大的楼板施加预应力，使混凝土始终处于压应力状态，能够有效地控制温度应力引起的结构裂缝的产生和发展，确保建筑物在温度变化环境下，不出现有害裂纹，可以达到控制楼板裂缝的效果。
参考文献：
[1] 史开宇. 混凝土裂缝的成因及预防对策[J]. 科技致富向导 2009年18期
[2] 魏贻民. 剖析混凝土结构裂缝[J]. 科技致富向导 2009年02期
[3] 李广锋,赵丽梅,谢彦良. 混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J]. 科技致富向导 2010年17期
[4] 陈汝胜. 浅析混凝土裂缝的产生与防治[J]. 科技致富向导 2010年32期