地下室混凝土结构裂缝控制技术

1、地下室混凝土结构裂缝控制技术【内容提要】：本文介绍了深圳地区建筑的地下室混凝土结构裂缝的一般特征、裂缝的处理方法以及裂缝的防治措施。 【关键词】：地下室混凝土结构 裂缝 控制 措施 1. 前言 随着社会的发展和生活水平的提高,人们对改善住房条件的追求日益高涨。但由于建筑施工受各种因素的影响，其建造的工程所具有的结构性能及使用功能，或多或少地存在一些不尽人意的质量问题，比如建筑物裂缝问题已成为当前一种较常见的质量通病，其中地下室工程混凝土结构裂缝目前在深圳地区较为普遍，为了继续保持我司在深圳地区的技术领先优势，建造更多的优质工程，提升我司的市场竞争力，本分公司成立了以总工为首的“地下室混凝土结构

2、裂缝控制技术”攻关小组，将地下室裂缝控制作为一专业课题进行了研究，并取得了一定的成果，制定了一体系完整的地下室结构裂缝控制措施，现通过在新晖苑、泰然苍松等工程的应用来看，都收到了较好的效果。  2. 地下室结构裂缝特征的一般描述 我司自入深以来承建施工了诸多高层建筑，这些高层建筑大都设有地下室，鉴于目前深圳地区地下室结构普遍存在裂缝的现象，我司 “攻关小组”为了更好地预防这一质量通病，多次到现场查看或回访，我们发现有几个工程的地下室出现了不同程度、不同类型的裂缝。裂缝部位主要分布在地下室底板、地下室外墙、地下室楼层梁板；裂缝出现的时间大都在地下室结构施工完毕1-3年左右；裂缝宽度大都

3、没超出规范允许的宽度；墙、梁裂缝以竖向分布居多，及少有贯穿裂缝；底板裂缝处往往伴随有渗水现象。  3. 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。通过对上述裂缝特征的分析，认为引起地下室结构微裂缝的主要因素是非荷载作用，如温度的变化、构件的收缩、基础的非均匀沉降等。 3.1底板裂缝 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。我们在仔细阅读了原设计文件及施工记录，并多次到现场查看之后，经分析认为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

4、积砼，由于混凝土的浇注体积大，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

5、裂缝就会贯通，形成通路，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。3.2地下室外墙、楼层梁板裂缝 地下室外墙裂缝一般呈竖向分布，梁裂缝分布在梁两侧，梁底很少有贯穿裂缝，板裂缝以微裂缝不规则分布状居多，总的来说在深圳地区梁、板裂缝均不常见，以底板及地下室外墙裂缝较为常见。我们在仔细观察各地下室外墙及楼层粱板结构裂缝的特征，并进行了数理统计和分析后，认为这些裂缝基本上属于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，引起裂缝的原因涉及到设计（如配筋率等）、材料（

6、如砼外加剂不合格等）、施工（如没严格按设计的配合比进行计量配料、砼振捣不到位等）等多方面因素。  4.裂缝的处理 对于影响结构承载力或防水、防渗性能的裂缝，为恢复结构的整体性和抗渗性，应根据裂缝的宽度、性质和施工条件等，采用水泥灌浆或化学灌浆的方法予以修补，一般对宽度大于0.5mm的裂缝，可采用水泥灌浆；宽度小于0.5mm的裂缝，宜采用化学灌浆，化学灌浆所用的灌浆材料，应根据裂缝的性质、缝宽和干燥情况选用：作为补强用的灌浆材料，常用的有环氧树脂（能修补缝宽0.2mm以上的干燥裂缝）和甲凝（能修补缝宽0.05mm以上的干燥裂缝）等；作为防渗堵漏用的灌浆材料，常用的有丙凝（能灌入0.01

7、mm以上的裂缝）和聚胺脂（能灌入0.005mm以上的裂缝）等。  5.裂缝的防治措施 5.1底板大体积混凝土的温度裂缝控制措施 大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力与混凝土本身抗拉强度之间矛盾发展的直接结果。因而，为了控制大体积混凝土温度裂缝的开展，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑，采取的具体措施有： 1）采用中、低热，干缩小的普通硅酸盐水泥。 2）选用坚固性良好，细度模数大于2.6，含泥量小于3%的中粗砂。 3）选用坚固性良好，针片状含量15%，含泥量1%的连续级配石子。 4）掺入高效减水剂，微膨胀剂和适量粉煤灰，优化砼配合比，在满足

8、强度，抗渗及和易性要求下，减少水泥和水用量，水灰比控制在0.4以内，坍落度在满足泵送条件下取12-16cm。5）尽量减少单位体积混凝土的水泥用量。 6）合理组织砼的供应，缩短砼运输时间，到达现场时往罐体上喷水，及时卸料，输送泵料斗搭防晒棚，泵管全程裹湿麻袋，降低砼入模温度（深圳市规定各在建工程必须使用商品砼）。7）模板浇水充分湿润，砼分层浇筑。 8）混凝土浇筑时应尽量扩大浇筑工作面，放慢浇筑速度和减少浇筑厚度，以保证混凝土在浇筑中有一定的散热机会。浇筑后的混凝土在初凝前，进行二次振捣，防止因混凝土沉落而出现的裂缝。 9）混凝土内部埋冷却水管。一般混凝土内部埋冷却水管通水降温方案较少采用，只在混

9、凝土厚度较大（2.5mm），内部水化热温升偏高、内表温差和降温速率不易控制的情况下，才有必要采用。 10）充分做好砼配合比试配优化技术工作，经多组试配，通过抗压强度和抗渗试验，调整优化，确定配合比。 11）同步进行混凝土温度监测。 12）采用保温覆盖的方法进行砼的养护，这样可在一定的日期内控制混凝土表面温度与内部中心温度之间的差值，使混凝土具有较高的抵抗温度变形的能力（即抗裂性），从而达到混凝土不开裂的目的。保温覆盖的方法是：在砼浇筑约4小时后，先在板面覆盖一层塑料薄膜，然后再铺2-3层麻袋进行保温，并在麻袋上再覆盖一层塑料薄膜，以防止雨水淋湿麻袋。墙体则采用螺杆挂设湿麻袋养护。5.2地下室外

10、墙裂缝控制措施 经分析研究，结构工程实例经验，我们认为仅采取单项或个别的技术措施很难100%保证外墙不开裂，必须从设计、材料、施工等方面综合采取多项技术措施，才能有效防止裂缝的产生。 结构外墙防止裂缝的重要技术措施如下： 1）设计方面 混凝土的抗裂能力取决于混凝土的极限拉伸值，混凝土的极限拉伸与配筋有关，配筋后混凝土极限拉伸值由齐斯克列里经验公式计算： pa=0.5Rf（1+p/d）×10-4 式中，pa配筋后的混凝土极限拉伸 Rf混凝土抗裂设计强度 p截面配筋率 d钢筋直径 适当的配筋率可提高混凝土极限拉伸pa，较细较密配筋可提高混凝土抗裂能力。 （1）深圳地区外墙裂缝多呈竖向裂缝

11、，首先对外墙水平钢筋进行优化，遵循“小直径、小间距”有利抗裂的原则，在通过钢筋等强度代换后，建议将水平钢筋间距控制在100mm较好，一般不宜超过150mm；以往的设计，水平钢筋常放在竖筋内侧，那么外墙设计保护层厚度加上竖筋的直径，即水平钢筋到混凝土外表面的厚度往往会超过50mm，过厚混凝土保护容易使墙体混凝土产生竖向裂缝，故建议将水平钢筋原放在竖筋内侧的，改为放在外侧。 （2）为防止外墙开裂，依据前述齐斯克列里经验公式，选择适当的配筋率可提高混凝土极限拉伸pa ，根据我司长期施工大型工程所积累的经验，其结构外墙截面配筋率以不小于0.3%较合理，建议将地下室外墙配筋率小于0.3%的，在与设计院充

12、分商量并取得一致意见后，将其配筋率适当提高。 （3）大量工程实例表明，地下室外墙受上下层楼板约束体约束，层间墙体裂缝多在中部产生并呈中间宽、两端窄的枣核形（梭形）裂缝。因此，在墙体高度的中部，增设暗梁，可起到良好的“模箍作用”，从而提高混凝土墙体的抗裂能力。 （4）对外墙在结构中应力集中、刚度不均、突变部位和薄弱部位，如突出的墙体、突变的墙段，开孔洞及埋套管的部位，适当增加一些构造钢筋，作局部增强处理。 2）混凝土材料和配合比方面 材料选择要有利于减少水化热，减少收缩，采用取“精料方针”。 （1）水泥选用中、低水化热、干缩小的品种，选择水泥首先进行水化热测定，选定配制混凝土所用水泥7天水化热不

13、宜小于230kJ/kg，水泥中石膏比例对收缩值有较大影响，选择水泥组成成份中C3A/SO3比值较低者为好，宜用普通硅酸盐非早强型水泥或矿渣硅酸盐水泥，不用硅酸盐（纯硅）水泥。 （2）石子选用连续级配区粒级，坚固性良好，孔隙率小的石子，针片状含量<10%，含泥量<1%，并不得超标。 （3）砂选用中、粗砂，坚固性良好，细度模数宜大于2.6，含泥量<2%，并不得超标，有害物质含量小于有关技术标准的规定。 （4）掺加高效减水剂和适量粉煤灰优化混凝土配合比。减水剂的减水率要达到20%以上，坍落度延时损失要小，在满足强度、抗渗及混凝土拌合物和易性要求下，通过试配，尽量减少水泥用量，减少用

14、水量，水灰比适中，在0.45左右，水灰比过高、过低均不利，以此减少水化热温升，减缓水化热释放速率。 （5）严格控制混凝土坍落度，配制混凝土的坍落度在8-12cm，禁用大坍落度混凝土（18cm以上），当混凝土坍落度在8-12cm时，泵送较困难，砼掺加泵送剂，在8-12cm低坍落度情况下，可实现泵送。也可利用塔吊吊送进行浇筑墙体混凝土。 （6）在混凝土中掺加聚丙烯纤维（杜拉纤维），以提高混凝土的抗裂能力。 3）施工方面 （1）混凝土采用商品混凝土，在搅拌站按设计试配后确定的配合比拌制混凝土，严格计量，加强检测砂石含水率，调整用水量，混凝土出厂前，专检人员检验混凝土拌合物质量，检测混凝土坍落度，合格

15、后才允许出厂，缩短混凝土搅拌后到浇筑入模的时间，控制在1小时内。 </P< p>（2）降低混凝土浇筑温度，是防止混凝土开裂的有效措施，采用冷水进行拌制混凝土，并对砂石浇洒冷水，将混凝土的入模温度控制在20-22以内。 （3）地下室外墙在底板完后，与顶板分开浇筑，以减少对墙体的约束，墙体采用木模板，模板提前浇水湿润，混凝土分层浇筑，振捣密实，合理组织施工，禁止产生冷缝，禁止用振捣棒驱赶混凝土浇筑，现场检测混凝土坍落度，不合格者禁用，严禁混凝土在现场随意加水，根据现场条件，对混凝土进行二次振捣法浇筑。 （4）准确控制拆模时间，外模和内模应协调拆模，不能只拆外模，不拆内模，保持结构

16、变形一致。混凝土养护是关键的环节，混凝土采用保温保湿法养护。缓慢降温预防剧烈温度变化，对防裂十分有利，用墙体上支模螺杆挂设贴紧麻袋二层，外面用彩条布包封保温保湿防风覆盖养护，达到缓慢降温，降温速率1/d，为混凝土创造充分应力松驰条件，混凝土在降温阶段更宜产生裂缝，现场使用便携式电子测温仪跟踪监测，及时调整养护方法，养护时间不小于14天。 （5）地下室外墙结构不宜暴露时间过长，应及时做防水并回填。 （6）地下室外墙裂缝产生的因素较复杂，环节较多，在目前技术条件下尚不能100%杜绝开裂，在墙体中设置控制缝（诱导缝）是人为主动控制混凝土裂缝的措施，其方法是在墙体每隔一定距离将截面预以削弱，削弱在20

17、%-25%，预先在此位置考虑防水措施，如设止水带等，达到裂而不漏，可防止混凝土在其它部位发生无序开裂，裂后又无防水措施的被动局面。 5.3地下室楼板裂缝控制措施 1）纵向受力钢筋配筋率>0.2%，受力钢筋及分布钢筋间距<200，有条件应采用双层板筋，伸缩缝(或后浇带)间距<30m-40m。 2）沿梁肋方向的构造负筋，在主次梁相交处不能省去，应重叠布置，伸入板的长度大于板计算跨度的1/4 ，间距<200。 3）板角应设双层双向加强钢筋或设辅射筋。 4）楼板开洞设加强筋，大洞口要用边缘构件(小梁)加强。 5）为保证板支座(尤其是阳台、雨蓬及檐口挑板)负筋位置准确，在板中布置

18、一定数量的“马蹬筋”。 6）板砼浇筑原材料质量要求及优化砼配合比同地下室外墙防裂措施。 7）砼浇筑前、清除垃圾、泥土、油污，合理组织施工，禁止产生冷缝，施工缝严格按施工规范处理，用平板振动器(禁用插入式)捣实，板砼面宜刮平，并二次抹压密实。 8）用麻袋或薄膜在4-12h内用覆盖法保温保湿养护不少于7d，不宜用浇水法养护，掌握合适的拆模时间(压试块确定)，不得过早拆模，禁止过早上人(未达12N/mm2)或承受较大施工荷载。 5.4地下室楼层梁裂缝控制措施 1）纵向受力钢筋配筋率>0.2%，伸缩缝(或后浇带)间距<30m-40m。 2）梁高超过700，须在梁两侧设腰筋，沿高度间距<200，直径>10，梁下部钢筋保护层应控制准确，不宜超厚，任何时候不得>40mm。 3）梁砼浇筑原材料质量要求及优化砼配合比同地下室外墙防裂措施。 4）砼浇筑养护同板防裂措施，跨度>8m的梁，砼达100%强度才能拆模。 5.5后浇带的设置 适当地对地下室工程增设多条后浇带是减少混凝土在硬化过程中的收缩应