电大论文---地下室结构裂缝形成原因及预防措施浅析

1、宁波广播电视大学土木工程本科毕业论文（设计）宁波广播电视大学“人才培养模式改革和开放教育试点”土木工程专业（本科）学院、分校（工作站） 象山电大 毕 业 论 文课题名称 地下室结构裂缝形成原因及预防措施浅析年 级 姓 名 学 号 指导教师 2014年 3 月 10 日 论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文地下室结构裂缝形成原因及预防措施浅析，是本人在指导老师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。本人所呈交的本科毕业论文没

2、有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）： 日期：年月日1摘 要随着城市化的快速发展，为了达到节约用地的目的，高层建筑成为城市建筑的主要形式，在高层建筑中地下室的施工非常重要，但是在地下室施工中稍有不慎，便有可能导致钢筋混凝土结构产生结构裂缝，不仅会导致墙面、顶板等部位渗水，还会影响到地下室的正常使用。本文根据现有的研究资料，结合自己在学习、实践中的体会和经验，对地下室多个部位混凝土结构裂缝产生的原因进行详细分析，并提出了一些具体的防治建议，以期能够切实解决地下室结构裂缝问题，保证建筑的施工和使用质量安全。关键词： 1、地下室；2、结

3、构裂缝；3、防治；4、处理 目 录一、引言4二、地下室结构裂缝产生原因分析5（一）混凝土的收缩5（二）地下室外墙开裂原因分析5（三）地下室底板出现裂缝原因分析5（四）地下室顶板出现裂缝原因分析6（五）地下室后浇带裂缝形成原因分析6三、地下室混凝土结构裂缝的预防措施8（一）地下室结构裂缝的设计控制8（二）地下室结构裂缝的施工控制9四、地下室结构裂缝的处理11五、地下室结构裂缝案例分析12（一）事故概况12（二）事故主要原因分析12（三）事故预防与对策13六、结论14致谢15参考文献1617宁波广播电视大学土木工程本科毕业论文（设计）一、引言随着经济的发展和社会的不断进步，地下室工程也越来越多。而

4、混凝土在受到复杂外力作用、设计、施工不当等因素的影响下，地下室钢筋混凝土结构会出现裂缝，导致顶板漏水及外墙渗漏等问题，影响建筑物的使用寿命，因此需采用控制措施减少裂缝的发生，有效控制有害裂缝的发展。由于地下室处于建筑物的最底层，其承受的荷载最大，给现场施工建筑造成了很大的困难。混凝土结构裂缝是地下室常见的病害，裂缝形成的主要阶段集中于施工期间，而材料质量问题也极易引起地下室钢筋裂缝。建筑工程施工中，如果混凝土构件出现裂缝，就会影响混凝土构件的刚度和建筑物结构的整体抵抗能力，即使裂缝的出现不会导致混凝土构件的破坏或建筑物的倒塌，也会影响到建筑外观，当裂缝宽度超出一定限度时，也会造成钢筋锈蚀，影响

5、结构构件的耐久性能。地下室出现裂缝时，需及时进行处理，以免造成不必要的损失。在处理时要遵循以下原则：首先，地下室混凝土结构强度要达到一定的设计要求，混凝土结构变形需处于稳定状态，且裂缝没有继续发展，这样才能够有效治理裂缝。其次，裂缝处理不仅要与防水相结合，还要与混凝土结构稳定性和耐久性处理相结合。第三，裂缝处理需采用注浆与封缝相结合的方法，且注浆材料和密封材料要满足防水及耐久性要求。第四，地下室裂缝处理时，要注意不破坏原结构。二、地下室结构裂缝产生原因分析结构裂缝产生的原因一般有两类：一类是荷载作用，另一类是非荷载作用。引起地下室结构裂缝的主要因素是非荷载作用，如温度的变化、构件的收缩、基础的

6、非均匀沉降等。 （一）混凝土的收缩收缩是混凝土的固有特性。混凝土的收缩主要有塑性收缩、自收缩、干燥收缩和碳化收缩。建筑施工中将预拌商品混凝土运送到施工现场时，预拌混凝土坍落度普遍比现场搅拌的要大，造成混凝土的握裹力减小，从而影响混凝土的抗裂能力；施工中使用大坍落度的流动性混凝土，混凝土在成形时很容易造成离析、碳化现象，更加剧了混凝土的收缩。混凝土的收缩是地下室出现结构裂缝的主要原因之一。（二） 地下室外墙开裂原因分析地下室外墙较易开裂，原因有以下几方面：1、直线墙较长，因混凝土的收缩应力过大产生裂缝；2、施工过程中，温度的变化产生的应力导致超长的外墙产生纵向开裂；3、由于外墙施工时地

7、下室底板已施工一段时间，混凝土收缩大部分已完成，底板对外墙产生很大约束，而外墙上部无约束，外墙与底板收缩率差异导致墙体开裂；4、由于墙板两端会受到横纵两个方向的收缩应力以及端部约束比较大，导致外墙开裂；5、有的地下室外墙本身只设置了暗柱，没有设置与之相连的混凝土墙体，由此减弱了墙体的整个刚度，因此外墙很容易产生纵向裂缝；6、施工时混凝土养护不周产生龟裂。（三）地下室底板出现裂缝原因分析底板裂缝大都在底板浇注2-3年后才出现，裂缝分布呈不规则状，缝宽一般小于0.3mm，且裂缝处有渗水现象。底板裂缝产生的主要原因有两种：其一，高层建筑的底板一般较厚，局部承台部位则更厚，大都属大体积砼，由于混凝土的

8、浇注体积大，积聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将逐步提高，而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，产生较大的温差应力，达到一定数值时，会在混凝土表面产生表面裂缝，裂缝发生的初始阶段，其缝宽很小，甚至肉眼根本看不见；当混凝土冷却时，由于逐渐散热冷却产生收缩，再加上混凝土硬化过程中混凝土自身的收缩，这两种收缩受到基底的约束，会产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过当时混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土结构中产生裂缝，这种裂缝往往产生在混凝土内部，但严重的会贯穿整个截面。这种底板混凝土表面和内部的微裂缝，在长期的水压作用下（特别是地下水位较高的区域），久而久之，这些裂缝就会贯通，形成

9、通路，这些缝宽发展的不仅我们肉眼能见之，而且伴随着有渗水现象。其二，底板砼在硬化过程中所产生的收缩微裂缝及外界环境变化（如温度、湿度）所引起的收缩裂缝。（四）地下室顶板出现裂缝原因分析地下室顶板较易出现裂缝。由于热胀冷缩以及顶板混凝土自身的收缩，导致顶板结构收缩开裂；加之顶板受到主楼的约束比地下室墙柱对其约束要大得多，导致地下室接近主楼附近，也就是后浇带附近的顶板应力较为集中，容易产生裂缝。地下室顶板（包括中间层顶板）裂缝的主要原因有： （1）设计时地下室外侧阴角和主楼外阳角部位梁分布不对称、未设计板面加强抗裂钢筋网片； （2）地下室内混凝土墙设计分布不对称，导致顶板混凝土

10、变形不均匀，有混凝土墙的部位顶板混凝土变形受到约束，造成局部顶板产生斜向裂缝； （3）板内设计预埋的各类管线过于集中，预埋单管直径过大，预埋位置不合理等，使顶板混凝土变薄，在温度应力作用下产生裂缝，这些裂缝一般顺管道布置方向； （4）在施工过程中，混凝土水灰比过大（即坍落度偏大），造成混凝土振捣不密实，水泥砂浆（浆料）与碎石（集料）分离，浆料强度薄弱、集料集中部位产生裂缝； （5）因温度、湿度的变化，使混凝土受温度应力影响，产生裂缝； （6）混凝土结构养护龄期不足，过早地受外力影响，使板面受压不均。（五）地下室后浇带裂缝形成原因分析地下室后浇带的裂缝分为

11、底板、侧板、顶板裂缝等三种形式。 底板后浇带裂缝原因有：（1）底板后浇带施工条件差、防水层失效、地下水压大；（2）原底板结构混凝土浇捣时振捣不密实；（3）后浇带混凝土施工前未清理干净，使得新老混凝土分离；（4）由于后浇带底部（特别是基础梁部位）沉淀着大量的淤泥，使得底板后浇带混凝土厚度不足，或混凝土掺入大量的淤泥残渣，而使强度降低。 侧板（混凝土墙）后浇带产生裂缝原因：（1）预埋的钢板止水带不连续，混凝土浇捣不密实；（2）后浇带封堵前存在着大量的夹渣、原松动的混凝土或模板碎片等，未清理干净；（3）遗漏后浇带迎水面防水层施工；（4）混凝土墙后浇带迎水面部位节点处理设计不合理。

12、 顶板后浇带产生裂缝的原因：（1）顶板后浇带节点处理设计不合理；（2）后浇带钢筋分布不均，弯曲变形；（3）后浇带两侧松动混凝土及夹渣等未清理干净；（4）后浇带在浇捣过程中振捣不密实，施工完成后养护不及时，养护时间不足；（5）后浇带承重支模架不稳固；（6）平行于后浇带且在其中间的预埋管线偏多、管径偏大。 三、地下室混凝土结构裂缝的预防措施地下室结构虽然经常出现裂缝，但裂缝的产生是可预防的。在结构设计和施工管理等方面加强措施可有效减少或避免结构裂缝的产生。（一） 地下室结构裂缝的设计控制1、后浇带、膨胀加强带的设置根据规范，建筑地下室一般不设置变形缝，当地下室长度超过

13、伸缩缝最大间距时，可每隔30m40m设置贯通顶板、底板及墙板的施工后浇带。后浇带的设置有利于施工过程中的分片施工作业，提高整体施工进度。但后浇带的设置占用较多的建筑材料，影响其他工序的进行，因此，后浇带通常间距做到了60m70m，后浇带在中间部位再加设一道膨胀加强带，来有效抵抗混凝土收缩产生的应力和变形。根据一些工程实践，一般超过60m应设置膨胀加强带，膨胀带的做法：膨胀加强带宽23m，带的两侧布置5mm的密孔钢丝网。将带内混凝土和带外混凝土分开，钢丝网垂直布置在上下层钢筋之间，网两端分别扎在钢筋上。膨胀带内增设10%水平温度加强筋，与膨胀带方向垂直布置，两端伸出膨胀带2m各与上下层钢筋固定，

14、配筋直径减少，间距加密。2、地下室外墙裂缝的设计控制地下室外墙开裂较易出现在直线墙较长部位，常为竖向裂缝。弧线墙、折线墙很少开裂。如厦门集美中心花园某高层地下室，长150m，中间30m40m设置后浇带，长向一边是直线段外墙，另一边带点弧度的弧线外墙和转折外墙，施工验收时较长的直线外墙竖向裂缝很多，带点弧度的弧线外墙和转折外墙基本找不到裂缝。鉴于这种情况，设计外墙时，应与建筑和设备专业配合起来，在基础或承台处把风井凸出外墙，让直线外墙在两个后浇带之间每隔20m30m设置转折墙，或者无风井时加设结构转折墙，让每一段直线外墙两端弱约束，允许其产生一定的变形。通过加设转折墙，外墙裂缝得到了很好控制，效

15、果良好。3、 地下室底板裂缝的设计控制采用桩基础带防水底板的主楼地下室底板，有时会出现裂缝，由于桩多少存在一点刺入变形，使底板受力加大，承载力不足产生开裂，所以按防水底板设计的主楼地下室底板厚度和配筋都应加大；主楼与裙楼或纯地下室交接部位，设计时配筋宜适当加大。地下室底板后浇带节点设计时最好考虑将后浇带部位垫层及防水层均下降100200mm，便于后浇带施工时的清理和保证底板后浇带混凝土的厚度。同时在后浇带部位，另外增加一层加强防水层。 4、 地下室顶板裂缝的设计控制地下室顶板裂缝主要是热胀冷缩以及顶板混凝土自身的收缩造成的。同外墙不能太直一样，顶板面不宜太平，主楼

16、顶板面和纯地下室顶板面设计不同标高对顶板抗裂有利。大地下室顶板可根据使用要求人为设置一些板的高差，如按排水坡度方向设置板面标高，按排水管线埋深要求设置一些沟槽等；地下室与主楼连接处也应适当加强。地下室顶板内设计的各类管线尽量避免过分集中。施工时不能出现预埋管线重叠现象，尽量不能出现平行于板长跨的预埋走向。板内各类预埋管线最佳埋设位置应沿梁中走，或垂直于板长跨方向，在管线直径偏大的板面上设计应增设抗裂缝加强分布钢筋（加强筋最佳为810）。 5、 地下室防水混凝土的设计地下室基础、底板、外墙、顶板等直接接触水的构件要按防水混凝土设计，根据埋置深度及防水等级确定抗渗等级。防水混凝

17、土目前通用做法是在混凝土中添加抗裂防水膨胀剂，来减小混凝土的收缩，增加混凝土的抗拉性能，减小混凝土的收缩裂缝，从而达到抗渗防水的目的。（二）地下室结构裂缝的施工控制1、骨料的选择。经过试验证明，每立方米的5mm40mm的碎石用水量比采用5mm25mm的碎石用水量少15kg左右，而在相同水灰比的情况下，水泥用量则可减少20kg左右，因此在进行骨料选择时尽可能选择粒径较大的骨料。2、水泥的选购。水泥用量及水泥品种直接决定混凝土内部的最高实际温升。在选择水泥时，应优先选择矿渣硅酸盐水泥等水化热度较低的水泥品种。在符合设计需求的情况下，要充分利用混凝土后期强度，减少水泥用量。在进行地下室外墙施工时，要

18、将矿渣水泥的收缩量较大考虑在内，因此外墙最好采用普通硅酸盐水泥。3、外加剂的选用。在进行砼的配置时需掺入一定的减水剂、微膨胀剂等外加剂，以使其达到抗裂、防水的目的。掺入有效的外加剂可以减少水泥及水的用量，从而有效降低混凝的收缩而出现裂缝。4、使用粉煤灰等外掺料。由于粉煤灰的成分主要为SiO2、MgO、CaO、Fe2O3、Al2O3等矿物质，大多为中空结构，因此在混凝土中掺入粉煤灰能够有效改善混凝土的和易性，且能够提高抗裂能力。但是应注意的是在掺入粉煤灰以后混凝土的早期强度较低，因此需根据水泥品种及施工对象确定粉煤灰的掺入量。5、控制混凝土的浇筑温度。在进行大面积的混凝土浇筑时，应按照有关规定合

19、理分段分层进行，以便混凝土的温度可以均匀上升，混凝土的浇筑温度不宜超过28。在夏季施工时，混凝土入模时可用冷水作为搅拌用水，以降低浇筑温度。控制混凝土的浇筑温度可以有效防止混凝土水热化而导致混凝土内部温度过高产生裂缝。6、严格按照混凝土的施工程序进行施工。施工过程中除了要按照混凝土结构工程施工及验收规范进行以外，还应注意以下几点：第一，严格控制混凝土的坍落度，施工单位在订货时需彼此协商好混凝土的坍落度值，通常坍落度控制在120±20mm为宜。第二，由于混凝土在搅拌过程中会发生泌水现象，因此在混凝土大坡面的坡脚接近末端模板时，可以改变搅拌方向，使之形成集水坑，同时及时排出水分。第三，混

20、凝土表面存在较厚的水泥浆，需在浇捣后进行一定的处理，提高密实度，减少收缩裂缝的发生。7、加强混凝土的养护工作。为防止地下室外墙开裂，外墙养护采用带模浇水或浇水草袋覆盖进行混凝土的养护；为防止地下室底板发生裂缝，采用塑料薄膜覆盖或者浇水草袋覆盖进行混凝土的养护。这样不仅可以有效控制混凝土内外温差，防止表面产生裂缝，还可以充分发挥混凝土的早期强度，防止贯穿裂缝的产生。另一方面，用塑料薄膜可以保持潮湿的环境，有效防止混凝土因脱水而产生干缩裂缝。8、做好测温工作。做好地下室底板测温工作，可以及时了解大面积混凝土水热化程度，并及时调节使混凝土中心温度与表面温度之差保持在产生裂缝的临界温度以内。四、地下室

21、结构裂缝的处理地下室出现裂缝时，需及时进行处理，以免造成不必要的损失。在处理时要遵循以下原则：首先，地下室混凝土结构强度要达到一定的设计要求，混凝土结构变形需处于稳定状态，且裂缝没有继续发展，这样才能够有效治理裂缝。其次，裂缝处理不仅要与防水相结合，还要与混凝土结构稳定性和耐久性处理相结合。第三，裂缝处理需采用注浆与封缝相结合的方法，且注浆材料和密封材料要满足防水及耐久性要求。第四，地下室裂缝处理时，要注意不破坏原结构。1、表面修补法：表面修补法是一种简单、常见的修补方法。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥，或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。在防护的同时，为了防止混凝土继续

22、开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2、灌浆法：灌浆法是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。3、嵌缝法：嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。4、加固法：当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构

23、件的角部外包型钢，采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。5、电化学法：电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法，是化学防护法中常用而有效的三种方法。五、地下室结构裂缝案例分析（一）事故概况“象山县巨鹰路与丹南路交叉口东南角地块住宅小区新建项目”钢筋混凝土工程主体由地上六层和地下二层地库组成。工程总建筑面积51180.102m2，其中地下室总面积约为9822.55m2，本工程为建筑一类工程，工程建筑耐久等级为一级。地下室采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用预制

24、管桩，地下室底板厚500mm，地下室外墙厚400mm.本工程混凝土强度等级为：墙柱C30C40，梁板C25C40，其余部位C15C20.混凝土保护层厚度为15mm35mm.（二）事故主要原因分析根据调查结果分析，以及对地下室裂缝的初步跟踪调查，地下室有些裂缝有进一步发展趋势，且有新的裂缝产生，裂缝的产生表现为“时间过程”，呈现由变形变化引起的裂缝特点，估计地下室裂缝由变形变化引起为主。根据地下室的裂缝特点，分析其原因有以下几方面：1、材料原因根据搅拌站提供的原材料实际计量数据看，其用水量波动较大，可能导致混凝土质量波动也较大。2、施工原因根据在现场对施工过程的观察、对现场混凝土的检查和对施工人

25、员的访问，发现有几个问题：一是混凝土的蜂窝麻面，二是混凝土的养护，三是拆模时间。蜂窝麻面反映混凝土立模和振捣方面存在不足，而养护不好则对混凝土整体质量影响特别显著，直接影响混凝土的抗裂能力。在混凝土产生足够强度以前，过早拆模以及在混凝土施工面上过早从事其它准备工序，会破坏混凝土结构，降低承载力，导致裂缝的产生。另外，根据施工单位编制的施工组织设计，由于地下室二层与地下室一层J轴线落差处，地下室二层外墙与地下一层底板相连。而地下一层底板与地下二层外墙施工存在45天技术间歇时间，为使主楼节省45天工期，将地下二层外墙与地下一层底板结构一起施工。这样使原来的结构刚度和结构构件的约束情况有所变化，在地

26、基差异沉降变形和荷载影响下，就可能导致J轴墙和地下室楼板产生裂缝。3、结构设计原因J轴线位置为人防和车库的交界处，车库部分为一层地下室，人防部分为两层地下室，故J轴线两侧所受荷载及两侧结构的刚度或柔性有显著差异，使其变形差异较大，由于超静定结构的强约束作用，从而导致裂缝的产生。4、基础沉降原因主楼和地下室的东西方向和南北方向的地质情况均有差异，其中东西方向的荷载和结构刚度基本相同，南北方向的荷载和结构刚度差异较大。在不同的静荷载和施工荷载作用下，因其沉降位移不同，以及J轴线附近相邻沉降差异而导致裂缝的产生，J轴线附近的墙体垂直裂缝和八字形裂缝说明了这一点。5、环境原因由跟踪调查情况看，地下室个

27、别裂缝宽度还有所发展，而且有新的裂缝产生，但原有裂缝也在闭合或者宽度变小，跟踪调查时正值隆冬时节，因此，新的裂缝和裂缝的发展由温度变化引起的可能性较大，但主楼的荷载还在增大，地基的沉降尚不稳定，故地基沉降仍然是其原因之一。（三）事故预防与对策1、搅拌站应该加强原材料质量检测和控制，特别是砂石含水量和含泥量的检测和控制，以确保混凝土本身的质量稳定；进一步优化混凝土配比，提高混凝土抗裂能力；对一些必要的试验检测工作应予加强，如混凝土收缩试验等。2、施工单位应该重视施工质量和加强质量管理，特别是要重视混凝土振捣、养护工作，保证模板的牢固，钢筋保护层的准确等；作好日常的施工记录，包括养护记录、施工异常情况处理记录、施工日志、质量检查日志。严格按照设计图纸进行施工，特别是要保证钢筋位置和数量，否则会造成严重后果。3、设计单位在进行结构设计时，应该主动征求其他单位和技术人员的意见，特别是征求施工单位、科研单位