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摘要： 混凝土开裂问题一直是工程施工过程中比较重视的问题，尤其对于超长高强混凝土结构来讲，其水泥使用标号高，一次性浇筑体积大等特点，使其在早期释放出过多的水化热，且放热速率较大，温度应力叠加各种收缩应力，易形成开裂问题。本文以亲身经历的某工程施工中出现的超长高强混凝土结构为例，从结构设计、材料性质和配合比、施工工艺、环境保证等方面分析裂缝控制的不利因素，并提出相应的控制措施。
关键词：高强混凝土 裂缝 成因分析 控制措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A
0 引言
当今，为满足建筑物的各种功能需求，建筑材料也在发生着日新月异的变化，混凝土作为我国建筑行业广泛使用的建筑材料，对其强度不断提高提出了要求，高强混凝土在工程实践中逐渐展示出较好的优越性。近期，中建八局首次将C130混凝土运用于超高层项目，标志着高强混凝应用迈入了新的台阶。但开裂问题对其在现实当中的应用造成了一定影响，由于高强混凝土通常应用在结构受力较大部位，浇筑体积或长度往往比较大，容易产生由于温差过大而形成温度应力集中，加上高强混凝土自身的收缩应力，当其抗拉强度不能够抵抗各种收缩应力时，就容易产生裂缝。高强混凝土结构产生裂缝的因素是多元的，可能由多种因素共同作用[1]，本文以具体的项目实例为参照，就本项目涉及到的超长高强混凝土构件产生裂缝的主要因素加以分析探讨。
1 超长高强混凝土概况
本文超长高强混凝土结构为某项目2#办公楼地下室外墙部分，地下一层，墙厚最大为500mm;轴跨间设壁柱，轴跨间距均为8400mm;壁柱截面尺寸为：1200mm*1200mm;使用年限设计为 50年，安全等级为二级，甲级地基基础设计;地下室外墙抗渗等级为P6，范围为Q-R轴交17-32轴段外墙。超长高强混凝土构件范围详见图1：
2 相关规范对裂缝的控制要求
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第3.5.2、第3.4.5条;《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第4.1.7及条文说明;《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T50476-2009第4.1.7条、第3.5.4条虽然对结构在正常使用极限状态下，一般不要求限制混凝土结构裂缝的出现，但要求控制裂缝的宽度以防止裂缝过宽引起钢筋锈蚀降低建筑物的安全使用性能。同时要求在任何条件下针对地下室外墙裂缝不应贯通。
3 裂缝影响因素分析及预防控制措施
3.1设计原因
3.1.1混凝土
本设计中地下室外墙砼强度等级为C35，柱砼强度等级为C60。
不利因素分析：混凝土强度等级不同，其水泥标号、水胶比等参数就会有差异，水化热的差异和混凝土本身收缩力的不同，会导致不同标号混凝土交界面位置容易形成贯通裂缝;且交界部位施工过程不易控制[2]，混凝土过多的标号也会使搅拌、运输、浇注不易控制。
措施：为满足工艺及质量要求，2#楼地下-2～-1层Q-R轴交17-32轴段外墙砼强度等级变更为同柱砼强度等级，即C60，抗渗等级为P6。
3.1.2配筋
本项目设计剪力墙水平筋为#16与#12，间距为150mm。
不利因素分析：同配筋率下的不同钢筋直径对裂缝大小的影响情况，有学者在相似配筋率条件下，分别对B14、B16、B20的简支梁进行加载分析[3]，得出最大裂缝宽度与钢筋直径的关系如下图3：
从图2可以显示出，钢筋直径逐渐增大，最大裂缝宽度也随之增大，两者在14-20范围内，近似线性递增，也就是说在同配筋率前提下，所用钢筋直径越小，对裂缝控制越有利。
措施：后经专家论证，采用小直径密排筋方案，进行等截面换算，变更为#14与#10，间距调整至100mm，同时在钢筋外表面挂#70孔径钢板网的方式控制裂缝。
3.2材料原因
3.2.1混凝土及原材料
水泥：水泥品种不同，其在混凝土硬化过程中会产生不同的水化热。当水化热过大容易使早期混凝土内外温差过大，产生应力裂缝。所以尽量采用低水化热的品种，宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
砂石：砂石的级配不符合要求，会造成混凝土孔隙率增大，游离水增多，密度降低导致强度降低，如果粒径过细会增加水泥用量，水化热过大。砂石中含泥量过大会降低骨料之间的粘结力，进而导致混凝土早期裂缝的出现，而且极易形成贯通裂缝。因此砂宜采用II区中砂，其细度模数控制在2.6-3.0，其含泥量控制在2.0%以下，泥块含量控制在0.5%以下;石子最大公称粒径控制在25mm以下，且连续级配，含泥量和泥块含量分别控制在0.5%和0.2%以下，针片状颗粒含量介于5%到8%之间;
添加剂：粉煤灰宜为F类，采用I级或II级。
混凝土：本项目高强混凝土试配配合比报告水胶比、砂率、塌落度如下表2.1：
一般来说。混凝土强度随着水胶比的减小而变大，随着水胶比的增大而降低。同时相关研究表明[4] ，混凝土中掺入的膨胀剂到达一定比列，不但不会抑制混凝土开裂，反而会使混凝土初始开裂提前，开裂面积和宽度也会相应增大，
措施：根据试配报告对其中相关材料做了相应要求a：采用普通硅酸盐水泥P042.5;b：配合比中取消体积稳定的抗裂剂、抗腐蚀抗裂防水剂及膨胀剂;c：水胶比控制值确定为0.28，混凝土拌合物不掺加膨胀剂;d：水泥掺加粉煤灰和泵送剂，粉煤灰选用F类II级;e：砂采用II区中砂，细度模数和含泥量都控制在标准范围内，泥块含量0.8%超出范围，予以调整;石子粒径范围为5-25mm，且连续级配，含泥量和泥块含量均在取值范围内，针片状颗粒含量9%超出范围，予以调整。
3.3施工原因
由于本段施工时间为11月上旬，环境温度较低，高强混凝土浇筑时的入模温度、混凝土内部任意两点的温差、混凝土表面与空气接触面的温差容易形成较大温差，从而使混凝土产生较大的温度应力，特别是在混凝土早期强度没有上来时，当应力大于砼抗拉强度时，产生张拉裂缝。如果拆模过早，加之养护条件不能降低混凝土表面水分过快蒸发，表面體积収缩大，而内部水分散发慢体积变化小，会产生内外应力差异，导致裂缝的产生。
措施：a：推迟拆模时间，在混凝土达到拆模强度后，先松模板螺杆，在模板和混凝土之间淋水养护;b：拆模后定专人养护，同时加大养护频次;c：严格控制混凝土入模温度，入模温度控制在15℃左右，入模前专门测温;d：入模前检测坍落度，发现坍落度损失后加同配合比的水胶比水泥浆，严禁加水。
4 结论
高强混凝土结构产生裂缝的因素不是单一的，是由多种因素共同作用，就本文列举的超长高强混凝土构件来说，原设计中梁、柱、墙混凝土标号的不同，配筋方式的差异;材料性质与配合比，外加剂种类;施工工艺、顺序、入模温度、坍落度、温差控制以及养护条件等因素，都会不同程度的影响构件裂缝的大小，从而影响超长高强混凝土结构的最终质量。
参考文献
[1] 郑世杰，郭树勋，杨锐.混凝土裂缝问题的研究及防治措施[J].施工技术，2018，47（S1）：1762-1765.
[2] 张春良，薛梅生.框架结构节点处不同强度等级混凝土的施工措施[J].建设科技，2009（11）：77-78.
[3] 石南南，张润潇，黄达海.关于配筋方式与混凝土裂缝宽度关系的量化分析[J].建筑结构，2012，42（S2）：443-447.
[4] 李悦，阮大威.不同外加剂对混凝土抗裂性能的影响[J].混凝土，2014（05）：52-56.
[5] 谢彪.变截面底板大体积混凝土温度裂缝控制技术[J].施工技术，2019，48（S1）：436-439.
关键词：高强混凝土 裂缝 成因分析 控制措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A
0 引言
当今，为满足建筑物的各种功能需求，建筑材料也在发生着日新月异的变化，混凝土作为我国建筑行业广泛使用的建筑材料，对其强度不断提高提出了要求，高强混凝土在工程实践中逐渐展示出较好的优越性。近期，中建八局首次将C130混凝土运用于超高层项目，标志着高强混凝应用迈入了新的台阶。但开裂问题对其在现实当中的应用造成了一定影响，由于高强混凝土通常应用在结构受力较大部位，浇筑体积或长度往往比较大，容易产生由于温差过大而形成温度应力集中，加上高强混凝土自身的收缩应力，当其抗拉强度不能够抵抗各种收缩应力时，就容易产生裂缝。高强混凝土结构产生裂缝的因素是多元的，可能由多种因素共同作用[1]，本文以具体的项目实例为参照，就本项目涉及到的超长高强混凝土构件产生裂缝的主要因素加以分析探讨。
1 超长高强混凝土概况
本文超长高强混凝土结构为某项目2#办公楼地下室外墙部分，地下一层，墙厚最大为500mm;轴跨间设壁柱，轴跨间距均为8400mm;壁柱截面尺寸为：1200mm*1200mm;使用年限设计为 50年，安全等级为二级，甲级地基基础设计;地下室外墙抗渗等级为P6，范围为Q-R轴交17-32轴段外墙。超长高强混凝土构件范围详见图1：
2 相关规范对裂缝的控制要求
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第3.5.2、第3.4.5条;《地下工程防水技术规范》GB50108-2008第4.1.7及条文说明;《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T50476-2009第4.1.7条、第3.5.4条虽然对结构在正常使用极限状态下，一般不要求限制混凝土结构裂缝的出现，但要求控制裂缝的宽度以防止裂缝过宽引起钢筋锈蚀降低建筑物的安全使用性能。同时要求在任何条件下针对地下室外墙裂缝不应贯通。
3 裂缝影响因素分析及预防控制措施
3.1设计原因
3.1.1混凝土
本设计中地下室外墙砼强度等级为C35，柱砼强度等级为C60。
不利因素分析：混凝土强度等级不同，其水泥标号、水胶比等参数就会有差异，水化热的差异和混凝土本身收缩力的不同，会导致不同标号混凝土交界面位置容易形成贯通裂缝;且交界部位施工过程不易控制[2]，混凝土过多的标号也会使搅拌、运输、浇注不易控制。
措施：为满足工艺及质量要求，2#楼地下-2～-1层Q-R轴交17-32轴段外墙砼强度等级变更为同柱砼强度等级，即C60，抗渗等级为P6。
3.1.2配筋
本项目设计剪力墙水平筋为#16与#12，间距为150mm。
不利因素分析：同配筋率下的不同钢筋直径对裂缝大小的影响情况，有学者在相似配筋率条件下，分别对B14、B16、B20的简支梁进行加载分析[3]，得出最大裂缝宽度与钢筋直径的关系如下图3：
从图2可以显示出，钢筋直径逐渐增大，最大裂缝宽度也随之增大，两者在14-20范围内，近似线性递增，也就是说在同配筋率前提下，所用钢筋直径越小，对裂缝控制越有利。
措施：后经专家论证，采用小直径密排筋方案，进行等截面换算，变更为#14与#10，间距调整至100mm，同时在钢筋外表面挂#70孔径钢板网的方式控制裂缝。
3.2材料原因
3.2.1混凝土及原材料
水泥：水泥品种不同，其在混凝土硬化过程中会产生不同的水化热。当水化热过大容易使早期混凝土内外温差过大，产生应力裂缝。所以尽量采用低水化热的品种，宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
砂石：砂石的级配不符合要求，会造成混凝土孔隙率增大，游离水增多，密度降低导致强度降低，如果粒径过细会增加水泥用量，水化热过大。砂石中含泥量过大会降低骨料之间的粘结力，进而导致混凝土早期裂缝的出现，而且极易形成贯通裂缝。因此砂宜采用II区中砂，其细度模数控制在2.6-3.0，其含泥量控制在2.0%以下，泥块含量控制在0.5%以下;石子最大公称粒径控制在25mm以下，且连续级配，含泥量和泥块含量分别控制在0.5%和0.2%以下，针片状颗粒含量介于5%到8%之间;
添加剂：粉煤灰宜为F类，采用I级或II级。
混凝土：本项目高强混凝土试配配合比报告水胶比、砂率、塌落度如下表2.1：
一般来说。混凝土强度随着水胶比的减小而变大，随着水胶比的增大而降低。同时相关研究表明[4] ，混凝土中掺入的膨胀剂到达一定比列，不但不会抑制混凝土开裂，反而会使混凝土初始开裂提前，开裂面积和宽度也会相应增大，
措施：根据试配报告对其中相关材料做了相应要求a：采用普通硅酸盐水泥P042.5;b：配合比中取消体积稳定的抗裂剂、抗腐蚀抗裂防水剂及膨胀剂;c：水胶比控制值确定为0.28，混凝土拌合物不掺加膨胀剂;d：水泥掺加粉煤灰和泵送剂，粉煤灰选用F类II级;e：砂采用II区中砂，细度模数和含泥量都控制在标准范围内，泥块含量0.8%超出范围，予以调整;石子粒径范围为5-25mm，且连续级配，含泥量和泥块含量均在取值范围内，针片状颗粒含量9%超出范围，予以调整。
3.3施工原因
由于本段施工时间为11月上旬，环境温度较低，高强混凝土浇筑时的入模温度、混凝土内部任意两点的温差、混凝土表面与空气接触面的温差容易形成较大温差，从而使混凝土产生较大的温度应力，特别是在混凝土早期强度没有上来时，当应力大于砼抗拉强度时，产生张拉裂缝。如果拆模过早，加之养护条件不能降低混凝土表面水分过快蒸发，表面體积収缩大，而内部水分散发慢体积变化小，会产生内外应力差异，导致裂缝的产生。
措施：a：推迟拆模时间，在混凝土达到拆模强度后，先松模板螺杆，在模板和混凝土之间淋水养护;b：拆模后定专人养护，同时加大养护频次;c：严格控制混凝土入模温度，入模温度控制在15℃左右，入模前专门测温;d：入模前检测坍落度，发现坍落度损失后加同配合比的水胶比水泥浆，严禁加水。
4 结论
高强混凝土结构产生裂缝的因素不是单一的，是由多种因素共同作用，就本文列举的超长高强混凝土构件来说，原设计中梁、柱、墙混凝土标号的不同，配筋方式的差异;材料性质与配合比，外加剂种类;施工工艺、顺序、入模温度、坍落度、温差控制以及养护条件等因素，都会不同程度的影响构件裂缝的大小，从而影响超长高强混凝土结构的最终质量。
参考文献
[1] 郑世杰，郭树勋，杨锐.混凝土裂缝问题的研究及防治措施[J].施工技术，2018，47（S1）：1762-1765.
[2] 张春良，薛梅生.框架结构节点处不同强度等级混凝土的施工措施[J].建设科技，2009（11）：77-78.
[3] 石南南，张润潇，黄达海.关于配筋方式与混凝土裂缝宽度关系的量化分析[J].建筑结构，2012，42（S2）：443-447.
[4] 李悦，阮大威.不同外加剂对混凝土抗裂性能的影响[J].混凝土，2014（05）：52-56.
[5] 谢彪.变截面底板大体积混凝土温度裂缝控制技术[J].施工技术，2019，48（S1）：436-439.