摘要:隨著社會的發展，對房屋建筑要求也越來越高。本方作者結合工程實例，針對泵送混凝土結構普遍出現裂縫的現象，調查分析了泵送混凝土澆筑梁的各種受力狀況，依據構建的計算模型，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，據此提出了控制混凝土原材料和施工質量以及改進結構設計等措施。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:結構工程；泵送混凝土；梁；裂縫；結構設計
　　引言
　　大量的工程實例表明，泵送混凝土澆筑的構件普遍出現裂縫，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成為一個不容忽視的問題。本文結合施工實例，分析了泵送混凝土梁產生裂縫的原因，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構施工方案全部采用泵送混凝土。當施工到第6層時發現1～4層的梁(長5.4～6.5m，寬350mm，高550mm)均出現豎向裂縫，其中一根梁上裂縫數量達到8條之多(圖1)，這些裂縫垂直于梁軸線，距支座0.3～1.1m，大多在梁腰兩側同時出現(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生荷載裂縫，保證現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、板混凝土已養護20d，依當時的規范[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。根據裂縫出現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)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，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，經監測，取42℃;Tmin為混凝土的最低溫度，根據外界氣溫及實測值，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，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)骨料質量。細骨料為灞河中砂，含泥量偏高，接近規范限定值，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，隨意加水現象時有發生。尤其在開始和結束泵送時，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)混凝土養護質量。梁為懸空構件，養護難度大。為周轉模板，一般在混凝土澆筑3～4d后即拆除側模，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，容易產生開裂。結構設計時往往只考慮結構強度的要求，對構件一般不作抗裂驗算，僅套用現行規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。原結構圖是按梁高不超過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生裂縫。因此應加強結構構造的設計研究，從構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，致使梁產生貫穿性裂縫。
　　4預防對策
　　4.1改進結構設計，在梁腰增設腰筋經原因分析，決定在梁腰加設2根Φ16腰筋，以抵抗在梁中產生的收縮拉應力，效果相當明顯。這一措施在新版的混凝土結構設計規范中得以驗證。
　　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的隨意加水以增加混凝土流動性的現象，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定。
　　4.3嚴格控制原材料質量及混凝土配合比石子應盡量采用潔凈的硬質巖石，控制風化石含量。必要時人工進行級配優化。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，加強混凝土養護模板能阻止混凝土中的水分向外蒸發，可以對混凝土起到很好的養護作用。對于不易灑水或難于養護的懸空構件，施工中應盡量晚拆模板。以上對策應用于隨后的施工中，混凝土梁再未出現裂縫。
　　5結語
　　(1)現澆構件出現裂縫的原因有荷載因素，也有非荷載因素。泵送混凝土構件出現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件開裂的主因。
　　(2)施工中應加強對原材料質量和用量的控制。
　　(3)加強對混凝土澆筑和養護的管理，可以有效地提高混凝土構件的抗裂性能。
　　(4)設計人員應重視構造鋼筋的作用，從構造措施上約束和限制混凝土的收縮。
　　參考文獻:
　　[1]混凝土結構工程施工及驗收規范[S].
　　[2]混凝土結構設計規范[S].
　　[3]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].       職稱論文