[发明专利]超长混凝土结构收缩裂缝控制方法和结构

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土结构的施工技术领域，尤其是提供一种超长混凝土结构收缩裂缝控制方法，还提供超长混凝土结构收缩裂缝控制结构。

背景技术

随着人类科学技术的快速发展，以及建筑技术的慢慢成熟，人类开始追寻更多超长、超大空间和大跨度的现代结构，国内出现了超大型展览馆，大型的影视拍摄基地，主题乐园，医院综合体，而且为了满足这些大型建筑结构的功能和建筑美观要求，通常少设伸缩缝或者不设缝处置，以至于伸缩缝的间距超过了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)表8.1.1中的间距限定值，就这类超长混凝土结构而言，裂缝的产生对结构的影响更大，因此超长结构裂缝产生的原因和裂缝控制一直是工程界密切关注的领域。

根据混凝土材料的工程特性和物理性能，裂缝的产生是不可避免的，裂缝宽度在一定范围之内是可以存在的，我国规定，允许的裂缝宽度为：在干燥情况下，裂缝宽度在0.2～0.3mm，在湿环境下，裂缝宽度为0.1～0.15mm(不含无压力管道情况)。

影响混凝土产生裂缝的因素有多种，一般而言，可划分为混凝土自身原因(形变裂缝)和外部原因(荷载裂缝)：

1)形变裂缝，由于混凝土结构材料因外界温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等原因引起导致材料自身属性变形引起的裂缝，其特征是结构会产生形变，要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过混凝土自身或结构变形极限值后产生形变，裂缝就是形变的一种形式，裂缝出现后变形得到满足，内应力释放。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，其中工程结构产生属于变形(温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80％。

2)荷载裂缝，由外荷载(动、静荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。属于荷载引起的裂缝约占20％。

目前，混凝土结构因荷载和温度引起的裂缝可利用较成熟的设计理论和施工技术得到有效控制，而收缩引起的裂缝在工程实践中屡见不鲜，威胁到混凝土结构的耐久性，甚至适用性、安全性。尤其在超长混凝土结构中，收缩更是混凝土开裂的主要诱因。对于超长混凝土结构，裂缝，尤其是收缩裂缝，对混凝土结构影响最大。

早在19世纪初，各国科学家就从结构材料强度理论角度出发，探索混凝土开裂的基本原理，国内外最早提出的理论是建立在简单基本试验的基础上，在均值、弹性、连续的假定前提下推导出材料强度的各种计算公式，后期又引进了塑性理论公式，为解决问题提供了理论依据，其中自然环境下的混凝土收缩应变为

ε_t＝ε_ΔT+ε_sh＝ε_ΔT+ε_as+ε_ds(1)

式中：

ε_ΔT-------温度变化引起的收缩应变；

ε_ds-------混凝土自收缩应变；

ε_ds-------混凝土干燥收缩应变；

ε_sh-------混凝土自收缩和干燥收缩应变之和；

英国的BS5400模型把任意时刻的混凝土收缩变形ε_sh由四个系数相乘得到

ε_sh＝k_l×k_c×k_e×k_j(2)

式中：

k_l------环境湿度影响系数；

k_c------混凝土成分(水灰比，水泥含量百分比)影响系数；

k_e------混凝土侯建有效厚度影响系数；

k_j------混凝土随时间的发展系数

上述四个参数可以根据实验室结果的曲线图获得

我国著名裂缝专家王铁梦根据有关文献对国家二十多年内上千次的实验结果进行了系统归纳，总结出的混凝土收缩公式

式中：

----标准状态下的极限收缩，取3.24×10^-4；

b----经验系数，一般取值为0.01，在养护较差时取值0.03；