概    况

在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，通称为“大体积混凝土结构”。本定义与美国ACI116R 的大体积混凝土定义一致。实际上这类结构的体积和厚度都远小于水工结构的体积和厚度。从水工大体积混凝土的经验中可知，这类工程均以永久伸缩缝或施工缝来释放温度应力。1930 年以前，修建大型混凝土工程初期阶段，伸缩缝间距为25 ～ 40m 或更大些。1976 年阿里伍德CAllywood）坝采用45m 间距。后来发现坝体出现巨大的温度裂缝，因而逐渐缩小伸缩缝间距，同时也采取了施工后浇缝法等补救措施。在厚度方向也有采用分层间歇浇灌混凝土以加快散热等各种方法的，在具体实践中作法颇不一致。现在就所了解的国内外在工业民用建筑中大体积混凝土（即现浇整体式结构）控制裂缝的情况介绍如下。

1. 国内情况

自从1958 年以来，为了避免永久式伸缩缝带来的缺点，在一些重大工程中采用临时性的伸缩缝即后浇缝的办法控制裂缝。如人民大会堂的后浇缝间距为44m ，毛主席纪念堂后浇缝间距为30m ，武钢1. 7m 工程贮水构筑物后浇缝间距30 ～40m ，施工缝间距24 ～28m 等。1972 年国家某重点工程大型设备基础长48m 、宽33m 、深10. 7m ，混凝土量5625时，是国内较大的设备基础，采用连续一次浇筑完毕，出现17 组裂缝，其中严重的贯穿性裂缝有4 条，裂缝宽0.9 ～ 1. 25mm 。当时分析，认为结构尺寸超过规范但未设伸缩缝和施工缝是主要原因之一。1975 年某大型地下工程，长达686m 的现浇钢筋混凝土役式基础，每隔24 ～ 48m 设置施工缝，部分区段出现60 余条裂缝，个别裂缝是贯穿的，宽度达3～ 7mm ，但亦有200余米长范围内基本上无开裂。

2. 国外情况

1) 苏联及东欧一些国家

苏联及东欧一些国家一贯以伸缩缝作为控制裂缝的措施。按苏联规范连续式结构的伸缩缝间距，处于室内和土中者40m ，露天者25m 。苏联几十年来一直沿用该规定进行设计。我们当时为了团结社会主义国家，放弃了很多历史问题，主动向当时所谓的老大哥学习，所以国内有关伸缩缝的规范图集等基本上都是以此为基础。

2 ）德国

德国钢筋混凝土结构规范DIN1045 有关温度变化对结构的影响只规定了汁算温差的取值范围，对于伸缩缝间距并无明确规定，但在设计实践中设置伸缩缝，其间距一般为30m 。德国为武钢1. 7m 工程设计的冷轧设备基础的伸缩缝间距为30 ～ 40m ，接近苏联规范的规定。

3 ）法国

法国的钢筋混凝土规范规定对不能自由膨胀收缩的结构应当考虑温度收缩影响。法国一些连续墙式结构设计采用30 ～40m 的伸缩缝间距。

4）英国

英国规范规定处于露天条件下的连续浇灌钢筋混凝土构筑物最小伸缩缝间距为7m 。在设计实践中，不同设计单位根据自己的经验进行设计。

5 ）美国

美国的混凝土协会中有207 及224 委员会专门从事混凝土、钢筋混凝土及大体积混凝土的裂缝研究，要求设计者对这类结构进行温度应力计算和配筋，在伸缩缝方面尚无明确规定，也没有给出具体计算方法，由设计者自己确定合理的伸缩缝间距。

综观上述，目前大多数国家靠设置永久式伸缩缝来控制裂缝，伸缩缝间距为30 ～40m ，个别的为10 ～ 20m。有少数工程采取不留伸缩缝的作法，其主要依据是经验性的。这类工程一般也要靠设置临时性的伸缩缝，即后浇缝，其间距为10 ～ 30m。笔者从事特种结构设计，在2011年以前还倾向于按规范去设置伸缩缝，后来基本都未设置伸缩缝了，基本上以后浇带，膨胀式后浇带代替，并且在2012年还借鉴了公路可自由伸缩的做法代替了伸缩缝，公路的叫法是传力杆，效果也不错，并且以此为基础形成了一篇实用发明专利。以下是水池、地下室等建（构）筑物常见的设缝及施工形式：

​设缝常见危害

超长混凝土结构施工过程中，如何解决大体积超长混凝土结构因冷缩和干缩产生的开裂的问题以及拉应力造成的危害，是一项技术难题。传统设置后浇带的做法会增加施工的时间，有时为了避免设缝，很多设计同行又喜欢将过长的水池分开成若干个相同的单元，增加建设成本的同时，清理及施工具有一定的难度，若不能得到良好的处理，则会影响整个工程质量。

变形缝、后浇带及加强带的施工处理是抗渗混凝土施工的薄弱环节，该处模板的支设、止水带的埋置、混凝土的浇捣，变形缝密封油膏的施工、加强带混凝土的浇筑顺序安排等技术环节的处理质量直接影响池体的防水抗渗能力及外观质量。

​跳仓法或膨胀加强带取代后浇带新规定

住建部发布《超长混凝土结构无缝施工标准》JGJ/T492-2023新规范，该规范自5月1日起实施。规范详细解释了超长结构混凝土采用跳仓法和膨胀加强带等无缝施工的方法，包含原材料、施工措施、技术参数验算、专项施工方案、养护和监测等要求，为各工程项目取代后浇带方案论证提供了可靠依据。

新规明确，超长混凝结构无缝施工根据施工条件，可采用后浇带法、膨胀加强带法、跳仓法或跳仓递推法、预应力法、滑动构造法、低温补仓法、诱导缝法、综合治理法等措施，控制混凝土裂缝的产生。其中，重点阐明了跳仓法和膨胀加强带的施工要点。

后浇带：后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于自身收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝，按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设的临时施工缝。

膨胀加强带：膨胀加强带是通过在结构预设的后浇带部位浇筑补偿收缩混凝土，减少或取消后浇带和伸缩缝、延长构件连续浇筑的长度的一种技术措施，可分为连续式、间歇式和后浇式三种。但是不能避免沉降的危害。

跳仓递推法：把超长混凝土结构划分为一定尺度的多列单元，按一定时间间歇，依次进行混凝土浇筑的方法。

低温补仓法：采用低于跳仓浇筑温度的混凝土进行补仓的施工方法。

滑动构造法：利用滑动构造(支座)原理减少约束、降低混凝土内应力的施工方法。

后浇带可以减少收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝，但是施工周期长；膨胀加强带、跳仓递推法、低温补仓法、低温补仓法可以缩短施工的周期和收缩不均，但是沉降不均的问题效果不好。

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设计施工实践

​实践一：笔者在某项目设计时，就大胆采用无缝设计，其中再生水池下层平面尺寸为175m×150.7m，为了在现浇钢筋砼结构施工过程中，克服由于温度、砼收缩而产生有害裂缝在底板设置了膨胀加强带，底板被分割成了35块单元，图纸示意如下：

在项目施工中，设计交底要求按图纸设计“品”状跳仓浇筑混凝土，间隔7天后，再进行倒“品”状填仓浇筑混凝土。我们要求施工缝处采用双层钢板网封堵混凝土，在混凝土浇筑前，在施工缝位置安装止水钢板，并采用钢筋支座固定牢固。

​实践二：笔者在某项目设计时，其中组合水池下层平面尺寸为70.4m×120.4m，为了在现浇钢筋砼结构施工过程中，克服由于温度、砼收缩而产生有害裂缝在底板分别沿纵向和横向设置了若干条膨胀加强带，底板被分割成了12块单元，图纸示意如下：

​在项目施工中，设计交底要求按图纸设计“品”状跳仓浇筑混凝土，间隔7天后，再进行倒“品”状填仓浇筑混凝土。我们要求施工缝处采用双层钢板网封堵混凝土，在混凝土浇筑前，在施工缝位置安装止水钢板，并采用钢筋支座固定牢固。

本水池于03年3月份交底施工，目前池体一半在运行，另外一半在试水状态，也取得了不错的效果。以下图片为该组合水池施工运行情况。

少缝，无缝设计施工是个大趋势

随着“跳仓法”施工技术的推广应用，这种集多种优势的施工技术正逐渐取代传统的伸缩缝设计，施工过程留置后浇带的施工工艺。该新规的实施，采用“跳仓法”取代“后浇带”施工，解决了传统后浇带遗留的安全、质量问题，《超长混凝土结构无缝施工标准》JGJ/T492-2023落地实施，也为大家提供了设计施工的实践依据。

大体积混凝土裂缝事故处理

大体积混凝土的裂缝机理是十分复杂的，在国际上也是尚不成熟的问题。我们在这一领域里主张首先抓住主要因素，探索它们之间的关系，只要在实践中认真地去执行，一般均未出现质量事故。

影响裂缝的因素既多又复杂，初步分析主要有七个：温差（包括收缩当量温差）、材料的弹性模量、线膨胀系数、混凝土的极限拉伸、板厚度或墙高度、结构的长度、混凝土的徐变及约束。对于不同的结构，它们在不同的施工条件下，不同程度地影响裂缝。从微观（肉眼不可见）概念上说，混凝土的裂缝是不可避免；从宏观意义上说，以肉眼不可见裂缝为无裂缝，无裂缝的混凝土是存在的，但是相对的。裂缝是可以控制的，可以控制在对结构无害状态。实践证明，对于设备基础具有 0.2mm 的裂缝并不影响防水要求。

矩形水池由于生产工艺要求，内部贮存高温液体和池壁外表面收缩大于内表面时，可能在外表面引起表面裂缝，约束力矩按公式计算，裂缝呈垂直方向。矩形水池的池壁在均匀降温及收缩作用下，受到地基的约束，这种约束应力可导致结构的贯穿性裂缝，其计算方法属于连续式约束条件下的应力分析。
露天池壁往往经受两种温差及收缩的共同作用，即均匀的温差与收缩引起长墙的约束应力和池壁内外不均匀温差与收缩引起的弯曲应力，二者叠加形成偏拉受力结构，一般表现为壁外宽、壁内窄的贯穿裂缝和外表面裂缝，因而壁外表面裂缝多于内表面。

炎热季节浇筑的混凝土裂缝较多，秋冬季节浇筑的混凝土裂缝较少。裂缝的方向与基础纵长方向垂直，即与构造配筋方向垂直，而与横短方向平行，即与受力筋方向平行。构造配筋率低的部位裂缝较多，构造配筋率较高的部位裂缝较少。裂缝容易出现在变截面部位，并且此种裂缝较宽。同时因为未沿水池四周均匀浇筑混凝土或混凝土材料供应不上，导致后浇筑混凝土时，先前浇筑的混凝土过了初凝时间，也极容易导致大面积的呈水平方向的冷缝。

表面裂缝及非贯穿性的纵深裂缝不引起渗漏，也不降低承载力，一般无须处理；对于贯穿性裂缝，超过 0. 2mm 就会引起渗漏。对于大体积结构物，虽然 0. 1~ 0.2mm就开始渗漏，但是这种裂缝有可能“自愈”，常因缝中的氢氧化钙之类的胶体封闭而停止漏水。实际上，在某些热轧设备基础中必须进行处理的裂缝宽度约在 0.5mm 以上。

但是，在某些复杂条件下的大体积混凝土工程仍然可能出现有害裂缝。对于这类质量问题，应当有正确的处理原则。

1) 首先分析有害裂缝的产生原因，概括的说来可能有六种，三种是设计方面，另三种是施工方面。这些原因都应紧密结合工程实际去探索。从设计方面主要是约束条件、配筋状况、混凝土强度等级的选择。从施工方面主要是材料配合比的选择、混凝土浇灌中的水灰比控制和养护条件。

必要时还要通过计算或试验寻找原因，不宜笼统的用下述方法去判断责任：如果结构留了伸缩缝、沉降缝和后浇带，事故责任就是由施工方承担。如果不留缝和后浇带，责任由设计方承担。这样的判断责任仍然是把长度当作控制裂缝的唯一因素，王铁梦研究的大量事实，显然是不全面的。

2 ）结构的变形引起的应力状态与荷载引起的状态有原则性的区别。主要是约束应力与结构刚度有关，刚度愈大，约束应力愈大，反之约束应力愈小。当结构出现裂缝或产生变位后，结构的约束应力得到释放和松弛，这种应力在结构的极限承载力状态下几乎降到零值，所以裂缝对极限承载力没有影响。何况与这类裂缝有关的方向是构造方向，是非受力方向，构造筋中产生或残余一部分约束内力，更对承载力没有影响。

3 ）根据使用要求，对裂缝进行修补，采用压力或自动压力灌浆修补后满足使用要求，满足设计要求，工程质量评定不应受到这类裂缝的影响。

4 ）根据我们处理工程裂缝的经验，地下工程引起渗漏的主要矛盾是裂缝。过高抗渗标号的要求必然带来过大的水泥用量，从而对控制裂缝极为不利。C20 ～ C30 最高不超过C35R60 是最合理的混凝土强度等级选择，可满足20m 水头的抗渗要求。

5 ）任何新材料、新外掺剂不经试点应用，不应大面积推广。

大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施

按照通常的做法，大体积混凝土结构裂缝控制一般采用留永久性变形缝作法，或用蛇形冷却水管来降低水化热，或使用微膨胀混凝土。这些方法不仅造价高，而且也不完全可靠。根据我们多年的经验和理论研究，采用以下方法更为有效：

1. 设计方面

1) 合理的平面和立面设计，避免截面的突变，从而减小约束应力；

2 ）合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距；变截面处加强分布筋；合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距；变截面处加强分布筋；钢筋混凝土结构中配筋率对混凝土中自约束应力有着很大的影响。如果水池某些部位的配筋相当粗而密，局部配筋率高达 30% ；这些部位的混凝土仅在钢筋的自约束作用下，约半年后即可出现自约束裂缝，而据笔者处理现场经验来看，有些院所配筋直径高达32 、 25，这些钢筋距表面又较近，削弱了混凝土截面，产生了应力集中 在混凝土内外温差、钢筋约束和收缩差的综合作用下造成大量表面裂缝，这些表面裂缝很有规律地与大直径钢筋的间距(150 300mm）相符 。

3 ）避免用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土；采用60d 或90d 强度；

4 ）采用滑动层来减小基础的约束。但项目用的偏少，很少采用。

2. 材料方面

1) 科学地选用材料配比，用较低的水灰比、水和水泥用量；

2 ）严格控制砂石骨料的含泥量。

3. 施工方面

1）用保温隔热法对大体积混凝土进行养护；

2 ）控制水化热的升温，混凝土中心与外表面的最大温差不高于摄氏25 ～ 30℃，总降温差30 ℃；选用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量，同时早期因水泥水化热使混凝土内部温度很高，如过早拆模，混凝土表面温度较低，形成很陡的温度梯度，产生很大拉应力。而早期强度低，极限拉伸小的混凝土处于不利的温度条件下，就极易形成裂缝，不能过早拆模；

3 ）控制降温速度；

4 ）用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿；

5 ）用跳仓打方法和企口缝；

6 ）用后浇带减小温度收缩。

4. 理论研究与设计侬据

根据温度应力与长度非线性关系，应用“抗与放”原则，采取超长结构有条件地无缝连续浇筑。

总的说来，裂缝控制技术包括开裂前的预防（减少混凝土凝固期间的内外温差，加强后期养护，控制水灰比，增加隔热保温，减少收缩。作好地基加固处理工作，恰当设置沉降缝，加强工程的施工规划管理工作，合理安排降水、打桩程序，尽量做到按先深后浅的程序施工，减少相互干扰。对于填土厚度不等处，设计上应考虑减少不均匀沉降影响的措施，施工中尽可能做到在垂直和水平方向上均匀回填。）与开裂后的处理两部分。由于大约占 80% 的裂缝因变形变化所引起，而这种裂缝无承载力危险。因此，可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。对于降低承载力的裂缝，必须采用补强型化学灌浆技术处理之。

防渗的封闭方法：
这种方法主要用于混凝土表面修补或构筑防渗屏幕，迎水的一面尤其要注意在回填之前按要求作好这项工作。常用封闭材料如：
1) 高强微膨胀砂浆。可用于蜂窝麻面的修补，常用的有两种配合比。2）抗渗聚合物砂浆。可用于抗渗要求较高的部位抹面，也可用于修补蜂窝麻面。3）混凝土表面喷涂薄膜养生液。4）环氧玻璃钢封闭材料。5. 压力灌浆法将堵漏的材料配成浆液，用压送设备（压力 0.2- 0.4MPa ）将其注入混凝土缝隙以及外部土层的孔隙中，使其扩散、胶凝、固化，可达到闭塞渗水通道，加固结构的目的，灌浆材料有颗粒性材料和非颗粒性材料两大类。水泥、石灰、教土等属于颗粒性材料。非颗粒材料即一般所说的化学灌浆材料如环氧树脂类、聚氨酶类、水玻璃类等，它们有较好的可灌性，可控制凝固时间，强度也较高，在条件许可时，还是以由两侧同时封闭并灌注为佳。其操作步骤大体为：凿槽以便于裂缝的封闭一→埋设灌浆嘴－→封闭裂缝一→压水或压气检查封闭的质量和灌浆嘴是否贯通，并选择灌浆参数一→灌浆一→切除灌浆嘴一→裂缝的表面处理工作。常见压力注浆方法入下所示：

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