閱讀 3350 次 地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)

韓建偉

（陜西建工第二建設(shè)集團(tuán)有限公司   陜西 寶雞）

    1、前言

    隨著社會的發(fā)展和科技手段進(jìn)步，建筑施工技術(shù)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(jié)構(gòu)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(dāng)前一種較常見的質(zhì)量通病，輕則給人們的日常生活帶來不便，重則產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全隱患。

    2、地下室結(jié)構(gòu)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(guān)設(shè)計(jì)規(guī)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(chǎn)生原因分析

    結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)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(shí)際使用進(jìn)行調(diào)查，認(rèn)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(jié)構(gòu)微裂縫的主要因素是非荷載作用，如溫度的變化、構(gòu)件的收縮、基礎(chǔ)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(xiàn)，裂縫分布呈不規(guī)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(xiàn)象。經(jīng)分析認(rèn)為底板裂縫產(chǎn)生的主要原因有兩種：其一，高層建筑的底板較復(fù)雜且以梁板式基礎(chǔ)加樁基承臺為主，承臺部位大都體積較大，但是基礎(chǔ)梁之間的底板則較薄，交界處產(chǎn)生截面突變。由于承臺混凝土的體積大，積聚在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，水化引起的溫度高，同時承臺內(nèi)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(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，再加上硬化過程中混凝土自身的體積收縮。當(dāng)兩者疊加達(dá)到一定數(shù)值時，收縮應(yīng)力超過當(dāng)時混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫往往產(chǎn)生在混凝土內(nèi)部，但嚴(yán)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(qū)域），這種底板混凝土表面和內(nèi)部的微裂縫就會貫通，產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。其二，底板砼在硬化過程中所產(chǎn)生的收縮微裂縫及外界環(huán)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(guī)則分布狀居多，兩者較為常見，梁則很少有裂縫。經(jīng)統(tǒng)計(jì)和分析后，認(rèn)為這些裂縫基本上屬于砼在硬化過程中所產(chǎn)生的收縮微裂縫及外界環(huán)境變化（高溫、大風(fēng)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(shè)計(jì)、材料、施工、氣候等多方面因素。 

    4、裂縫的處理

    對于影響結(jié)構(gòu)承載力或防水、防滲性能的裂縫，為恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性和抗?jié)B性，應(yīng)根據(jù)裂縫的寬度、性質(zhì)和施工條件等，采用水泥基防水涂料封閉或化學(xué)灌漿的方法予以修補(bǔ)。一般對寬度大于0.2mm但是小于0.5mm的裂縫，宜采用化學(xué)灌漿，所用的灌漿材料，應(yīng)根據(jù)裂縫的性質(zhì)、縫寬和干燥情況選用：作為補(bǔ)強(qiáng)用的灌漿材料，常用的有環(huán)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(yīng)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(jiān)固，細(xì)度模數(shù)大于2.6，含泥量小于3%的中粗砂。

    （3）選用堅(jiān)固，針片狀含量〈15%，含泥量〈1%的連續(xù)級配石子。

    （4）摻入高效減水劑，微膨脹劑和適量粉煤灰，優(yōu)化砼配合比。在滿足強(qiáng)度，抗?jié)B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(nèi)，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(yīng)，縮短砼運(yùn)輸時間。夏季高溫時，到達(dá)現(xiàn)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣可在一定的時間段內(nèi)控制混凝土表面溫度與內(nèi)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(dá)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(jìn)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(shè)濕麻袋養(yǎng)護(hù)，并定期澆水，應(yīng)盡量提高所用養(yǎng)護(hù)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(shè)計(jì)、材料、施工等方面綜合采取多項(xiàng)技術(shù)措施，才能有效防止裂縫的產(chǎn)生。 主要技術(shù)措施如下：

    （1）設(shè)計(jì)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(guān)，配筋后混凝土極限拉伸值由齊斯克列里經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(shè)計(jì)強(qiáng)度

          p——截面配筋率

          d——鋼筋直徑

    由此可得出較細(xì)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(jìn)行優(yōu)化，遵循“小直徑、小間距”有利抗裂的原則，通過鋼筋等強(qiáng)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(shí)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(chǎn)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(shè)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(yīng)經(jīng)過設(shè)計(jì)部門計(jì)算確認(rèn)。

    （3）對外墻在結(jié)構(gòu)中應(yīng)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(dāng)增加一些構(gòu)造鋼筋，作局部增強(qiáng)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(zhì)與裂縫產(chǎn)生有著直接關(guān)系，除了從常規(guī)的水泥、粗細(xì)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(yīng)用：

    （1）摻加高效減水劑和適量粉煤灰優(yōu)化混凝土配合比。減水劑的減水率要達(dá)到20%以上，坍落度延時損失要小，在滿足強(qiáng)度、抗?jié)B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(yán)格控制混凝土坍落度，禁用18cm以上大坍落度混凝土。當(dāng)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(diào)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(jīng)過在多個工程中應(yīng)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(shí)，禁止用振搗棒驅(qū)趕混凝土澆筑。同時合理組織施工，禁止產(chǎn)生冷縫。現(xiàn)場檢測混凝土坍落度，不合格者禁用，嚴(yán)禁混凝土在現(xiàn)場隨意加水。地下室外墻澆筑完成后，應(yīng)有一段時間的強(qiáng)度增長和養(yǎng)護(hù)期，在此期間混凝土受綜合因素影響自身體積及內(nèi)部會產(chǎn)生收縮等變化，此類變化受約束條件影響很大。當(dāng)無約束或約束很小時，墻體變形時不會因外力限制產(chǎn)生裂縫。此時間段內(nèi)可進(jìn)行頂板模板支撐架的搭設(shè)。

    （2）膠合板是熱的不良導(dǎo)體，拆模時混凝土表面會產(chǎn)生溫度變化，尤其冬季時變化劇烈。為此應(yīng)準(zhǔn)確控制拆模時間，外模和內(nèi)模應(yīng)盡量同時拆除，保持結(jié)構(gòu)在溫度變化時變形基本一致。混凝土采用保溫保濕法養(yǎng)護(hù)，用墻體上支模螺桿掛設(shè)貼緊麻袋二層，外面用彩條布包封保溫保濕防風(fēng)覆蓋養(yǎng)護(hù)，緩慢降溫預(yù)防劇烈溫度變化，為混凝土創(chuàng)造充分應(yīng)力松馳條件，養(yǎng)護(hù)時間不小于14天。

    （3）地下室外墻結(jié)構(gòu)不宜暴露時間過長，應(yīng)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(yīng)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(gòu)造負(fù)筋，在主次梁相交處不能省去，應(yīng)重疊布置，伸入板的長度大于板計(jì)算跨度的1/4 ，間距<200。

    （3）板角應(yīng)設(shè)雙層雙向加強(qiáng)鋼筋或設(shè)輔射筋。

    （4）樓板開洞設(shè)加強(qiáng)筋，大洞口要用邊緣構(gòu)件加強(qiáng)。

    （5）為保證板支座負(fù)筋位置準(zhǔn)確，在板中布置一定數(shù)量的“馬蹬筋”。

    （6）板砼澆筑原材料質(zhì)量要求及優(yōu)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(nèi)進(jìn)行覆蓋，保溫保濕養(yǎng)護(hù)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(jié)語

    地下室結(jié)構(gòu)裂縫控制涉及工程設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)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(shè)過程中進(jìn)行推廣試用，地下工程裂縫受到較好控制，收到了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

 (本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會   文徑網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目投資中心：雷丹 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)