地下室混凝土結構裂縫控制技術

韓建偉

（陜西建工第二建設集團有限公司   陜西 寶雞）

    1、前言

    隨著社會的發展和科技手段進步，建筑施工技術有了很大的提高。但建筑施工受各種因素的影響甚大，完工的工程所具有的結構性能及使用功能，或多或少地存在一些不盡人意的問題，比如建筑物地下室裂縫問題已成為當前一種較常見的質量通病，輕則給人們的日常生活帶來不便，重則產生結構安全隱患。

    2、地下室結構裂縫特征描述

    裂縫部位分布在地下室底板、地下室外墻、地下室樓層梁板部位，以外墻和頂板裂縫為主，底板裂縫一般很少見到。裂縫寬度大都沒超出相關設計規范允許的寬度，墻、頂板裂縫因厚度一般較小，以貫穿裂縫為主。底板裂縫雖然少見，但造成的影響很大。

    3、裂縫產生原因分析

    結構裂縫產生的原因一般有兩類：一類是荷載作用，另一類是非荷載作用。通過對各類建筑物實際使用進行調查，認為超載、動荷載等因素造成的幾率較小，基本可以排除。引起地下室結構微裂縫的主要因素是非荷載作用，如溫度的變化、構件的收縮、基礎的非均勻沉降等。

    3.1 底板裂縫

    底板裂縫大都在底板澆注2-3年后才出現，裂縫分布呈不規則狀，縫寬一般小于0.3mm，伴隨外防水破裂且裂縫處有滲水現象。經分析認為底板裂縫產生的主要原因有兩種：其一，高層建筑的底板較復雜且以梁板式基礎加樁基承臺為主，承臺部位大都體積較大，但是基礎梁之間的底板則較薄，交界處產生截面突變。由于承臺混凝土的體積大，積聚在內部的水泥水化熱不易散發，水化引起的溫度高，同時承臺內部升、降溫時間都較長。但底板部位則溫度低、散熱快，交接部位會產生較大的溫差應力，再加上硬化過程中混凝土自身的體積收縮。當兩者疊加達到一定數值時，收縮應力超過當時混凝土極限抗拉強度，就會產生裂縫，這種裂縫往往產生在混凝土內部，但嚴重的會貫穿整個截面。在長期的荷載和水壓作用下（特別是地下水位較高的區域），這種底板混凝土表面和內部的微裂縫就會貫通，產生滲水現象。其二，底板砼在硬化過程中所產生的收縮微裂縫及外界環境變化（如溫度、濕度）所引起的收縮裂縫。

    3.2 地下室外墻、頂板裂縫

    地下室外墻裂縫一般呈豎向分布，板裂縫以微裂縫且呈不規則分布狀居多，兩者較為常見，梁則很少有裂縫。經統計和分析后，認為這些裂縫基本上屬于砼在硬化過程中所產生的收縮微裂縫及外界環境變化（高溫、大風引起的快速失水或溫度劇烈變化）所引起的收縮裂縫，引起裂縫的原因涉及到設計、材料、施工、氣候等多方面因素。 

    4、裂縫的處理

    對于影響結構承載力或防水、防滲性能的裂縫，為恢復結構的整體性和抗滲性，應根據裂縫的寬度、性質和施工條件等，采用水泥基防水涂料封閉或化學灌漿的方法予以修補。一般對寬度大于0.2mm但是小于0.5mm的裂縫，宜采用化學灌漿，所用的灌漿材料，應根據裂縫的性質、縫寬和干燥情況選用：作為補強用的灌漿材料，常用的有環氧樹脂；作為防滲堵漏用的灌漿材料，常用的有甲丙烯酸鹽和聚胺脂等。對于小于0.2mm的裂縫，可充分考慮其長期水化作用，從上部用水泥基防水涂料封閉。

    5、裂縫的防治措施

    5.1 底板混凝土的溫度裂縫控制措施

    為了控制底板混凝土溫度裂縫，必須從降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮，采取的具體措施有：

    （1）采用中、低熱，干縮小的普通硅酸鹽水泥。

    （2）選用堅固，細度模數大于2.6，含泥量小于3%的中粗砂。

    （3）選用堅固，針片狀含量〈15%，含泥量〈1%的連續級配石子。

    （4）摻入高效減水劑，微膨脹劑和適量粉煤灰，優化砼配合比。在滿足強度，抗滲及和易性要求下，減少水泥和水用量，水灰比控制在0.4以內，坍落度在滿足泵送條件下取12-16cm。

    （5）盡量減少單位體積混凝土的水泥用量。

    （6）合理組織砼的供應，縮短砼運輸時間。夏季高溫時，到達現場后及時卸料，輸送泵料斗搭防曬棚，泵管全程裹濕麻袋，以降低砼入模溫度。

    （7）模板澆水充分濕潤，砼分層澆筑。

    （8）采用保溫覆蓋的方法進行養護，這樣可在一定的時間段內控制混凝土表面溫度與內部中心溫度之間的差值，使混凝土具有較高的抵抗溫度變形的能力（即抗裂性），從而達到混凝土不開裂的目的。保溫覆蓋的方法是：在砼澆筑約4小時后，先在板面覆蓋一層塑料薄膜，然后再鋪2-3層麻袋進行保溫，并在麻袋上再覆蓋一層塑料薄膜，以防止雨水淋濕麻袋。墻體則采用螺桿掛設濕麻袋養護，并定期澆水，應盡量提高所用養護水溫度。

    5.2 地下室外墻裂縫控制措施

    地下室外墻必須從設計、材料、施工等方面綜合采取多項技術措施，才能有效防止裂縫的產生。 主要技術措施如下：

    （1）設計方面

    混凝土的抗裂能力取決于混凝土的極限拉伸值，混凝土的極限拉伸與配筋有關，配筋后混凝土極限拉伸值由齊斯克列里經驗公式計算： εpa=0.5Rf（1+p/d）×10-4

    式中，εpa——配筋后的混凝土極限拉伸

          Rf——混凝土抗裂設計強度

          p——截面配筋率

          d——鋼筋直徑

    由此可得出較細較密配筋可提高混凝土抗裂能力。

    （1）外墻裂縫多呈豎向裂縫，首先對外墻水平鋼筋進行優化，遵循“小直徑、小間距”有利抗裂的原則，通過鋼筋等強度代換后，建議將水平鋼筋間距一般不宜超過150mm。

    （2）大量工程實例表明，地下室外墻受上下層樓板約束體約束，層間墻體裂縫多在中部產生并呈中間寬、兩端窄的梭形裂縫。因此，如有可能，建議在墻體凈高度的中部增設一道小截面的暗梁，可起到類似圈梁的作用以提高混凝土墻體的抗裂能力。但因可能會改變墻體受力，應經過設計部門計算確認。

    （3）對外墻在結構中應力集中、剛度突變部位和薄弱部位，如突出的墻體、突變的墻段交接處，開孔洞及埋套管的部位等，適當增加一些構造鋼筋，作局部增強處理可有效減少甚至消除裂縫。

    5.3 混凝土材料和配合比方面

    混凝土的品質與裂縫產生有著直接關系，除了從常規的水泥、粗細骨料和摻合料方面入手外，更要重視配合比和新型材料的應用：

    （1）摻加高效減水劑和適量粉煤灰優化混凝土配合比。減水劑的減水率要達到20%以上，坍落度延時損失要小，在滿足強度、抗滲及混凝土拌合物和易性要求下，通過試配，盡量減少水泥用量，減少用水量，水灰比適中，在0.45左右，水灰比過高、過低均不利，以此減少水化熱溫升，減緩水化熱釋放速率。

    （2）嚴格控制混凝土坍落度，禁用18cm以上大坍落度混凝土。當混凝土坍落度小造成泵送較困難時，可通過參加外加劑或增大摻合料用量等方法，調整配合比保證泵送。

    （3）在混凝土中摻加聚丙烯纖維或纖維素等具有抗裂功能的材料，以提高混凝土的抗裂能力。該類材料經過在多個工程中應用，效果較好。

    5.4 施工方面

    （1）墻體盡量采用膠合板模板并提前澆水濕潤，混凝土按照每次放料50cm分層澆筑，振搗密實，禁止用振搗棒驅趕混凝土澆筑。同時合理組織施工，禁止產生冷縫。現場檢測混凝土坍落度，不合格者禁用，嚴禁混凝土在現場隨意加水。地下室外墻澆筑完成后，應有一段時間的強度增長和養護期，在此期間混凝土受綜合因素影響自身體積及內部會產生收縮等變化，此類變化受約束條件影響很大。當無約束或約束很小時，墻體變形時不會因外力限制產生裂縫。此時間段內可進行頂板模板支撐架的搭設。

    （2）膠合板是熱的不良導體，拆模時混凝土表面會產生溫度變化，尤其冬季時變化劇烈。為此應準確控制拆模時間，外模和內模應盡量同時拆除，保持結構在溫度變化時變形基本一致。混凝土采用保溫保濕法養護，用墻體上支模螺桿掛設貼緊麻袋二層，外面用彩條布包封保溫保濕防風覆蓋養護，緩慢降溫預防劇烈溫度變化，為混凝土創造充分應力松馳條件，養護時間不小于14天。

    （3）地下室外墻結構不宜暴露時間過長，應及時做防水并回填。

    5.5 地下室樓板裂縫控制措施

    （1）受力鋼筋及分布鋼筋間距<200，有條件應采用雙層板筋，伸縮縫(或后澆帶)間距<30m-40m。

    （2）沿梁肋方向的構造負筋，在主次梁相交處不能省去，應重疊布置，伸入板的長度大于板計算跨度的1/4 ，間距<200。

    （3）板角應設雙層雙向加強鋼筋或設輔射筋。

    （4）樓板開洞設加強筋，大洞口要用邊緣構件加強。

    （5）為保證板支座負筋位置準確，在板中布置一定數量的“馬蹬筋”。

    （6）板砼澆筑原材料質量要求及優化砼配合比同地下室外墻防裂措施。

    （7）用薄膜+麻袋在4-12h內進行覆蓋，保溫保濕養護不少于7d。掌握合適的拆模時間，不得過早拆模，禁止過早上人或承受較大施工荷載。

    6、結語

    地下室結構裂縫控制涉及工程設計、建造和使用的全過程，但是避免甚至消除裂縫的絕大部分工作在設計和施工階段，需要工程各參建方合力控制方可收到效果。通過在不同工程建設過程中進行推廣試用，地下工程裂縫受到較好控制，收到了較好的經濟和社會效益。

 (本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡工程項目投資中心：雷丹 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)