高层建筑地下室外墙混凝土裂缝防治措施

高层建筑地下室外墙混凝土裂缝防治措施地下室外墙裂缝是个很容易产生的普遍现象，为了防渗漏，分析了地下室钢筋混凝土外墙开裂的原因，提出了一些防治措施，通过工程实践的应用，取得了较好效果，施工期间及交付使用后来出现超过允许范围的裂缝。1地下室外墙裂缝成因分析地下室外墙在施工阶段特别是在混凝土浇筑后3-28d之间常常会出现不同程度、不同数量的开裂，裂缝多为竖向裂缝，裂缝的原因是多方面的，与地下室的平面形状、设计构造、外墙周长、配筋、施工及养护条件等都有关系。1．1塑性收缩裂缝混凝土在初凝前由于水分蒸发，内部水分不断向表面迁移，形成混凝土在塑性阶段体积收缩。一般混凝土的塑性收缩约为1%，坍落度大的混凝土则可达2%。当施工时温度高，相对湿度较低时，混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量的情况下，表面失水干缩受下面混凝土的约束，会出现不规则的塑性收缩裂缝。这种塑性收缩裂缝在混凝土初凝前，二次振捣(压抹)可以愈合，但是如果不及时处理，可能发展为贯通性有害裂缝。1．2水化收缩及自干缩裂缝水泥在水化反应过程中，会产生水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量约为1%一2%。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩，初凝后则在已形成的水泥石骨架内生成空隙。水泥在继续水化过程中不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少，湿度降低，外部养护水供应不充分的情况下，内部产生自干燥现象。由于自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土自干燥收缩。由于一般混凝土的水胶比较高所以比较少发生自干燥收缩。但是对于高强商品混凝土水胶比可能小于O．35，自干燥收缩则不可忽略。1．3温差胀缩裂缝混凝土浇注后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高，一般每100kg水泥可以使混凝土温度升高1O℃左右，加入混凝土的入模温度，在2—5d内，内部温度可达50℃一80℃，而混凝土的线膨胀系数约为10×10-6/1．4干燥收缩地下室钢筋混凝土外墙开裂主要是由于混凝土在硬化以后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土出现由表及里的干燥收缩裂缝。干燥收缩包括发生在开始阶段不可逆收缩和再潮湿后的体积膨胀，后期干燥时发生的可逆收缩。影响混凝土干燥收缩的因素有：水灰比、水化程度、养护温度、含水量、水泥含量、构件厚度与体积和表面积之比、相对湿度、干燥速率、干燥时间等，而地下室外墙拆模后(一般为2—3d)，虽然进行了浇水养护，但由于受到现场条件的限制，不可能做恒温恒湿进行养护，而只能采用浇水进行养护，因此混凝土外墙的干燥及收缩在所难免。同时由于地下室外墙混凝土体积和表面积之比较小(厚度较小)，从而导致干燥速度快、时间短；通过观察发现，地下室外墙混凝土收缩开裂大多数均发生在浇筑后的15d内，裂缝主要集中在墙高1／2处向上下扩展，根部及顶部几乎没有。沿墙长每2~3m一道。我国《混凝土收缩与徐变的试验研究》专题协作推荐的混凝土收缩预估公式为：2防治措施2．1设计方面(1)选择适当的外墙厚度，1—2层地下室宜选400～500mm厚，3～4层地下室的下两层可选600～800mm厚。(2)外墙中暗柱和暗梁可减小混凝土的收缩裂缝，外墙每隔3～4m设一附墙(或暗)柱，在外墙顶部、1／2墙高、水平施工缝处设置暗梁。加强侧墙刚度，能够有效减小裂缝。(3)外墙水平钢筋宜设置在竖向钢筋外侧，建议布置细而密的钢筋，间距150mm，对抗裂较为有利。(4)采用冷轧带肋钢筋焊接网片或采用无粘结预应力钢筋混凝土技术，抗裂效果较为明显。(5)混凝土宜采用中强度(C30~C40)o2.2原材料及配合比(1)水泥应选用水化热较低的水泥品种，当采用预拌混凝土时因含胶结料较多时，可采用32．5低水化热水泥，同时又能保证足够的和易性。(2)砂采用中、粗砂，细度模数不宜低于2．6，石子粒径在满足可泵性的条件下，尽量选择大粒径、连续级配，通过采取以上措施可以减少用水量，相应减少混凝土的干缩，同时，砂、石含泥量宜控制在1％~1.5％以内。(3)混凝土中掺入适量的外加剂、优质粉煤灰(可减少干燥收缩)，降低水泥用量，有效减少水泥的水化热(有资料表明，每立方米混凝土降低水泥用量10kg，可降低内部温度1℃(4)掺用膨胀剂：普通混凝土中掺入适量膨胀剂，可配成补偿收缩混凝土，它在养护期内能产生适度体积膨胀，在钢筋和邻位约束情况下能对钢筋产生一定的拉应力，对混凝土产生压缩作用，因而在混凝土中建立一定的预应力，使它能大致抵消混凝土产生的拉应力，从而达到补偿收缩(膨胀剂的掺入量要以钢筋混凝土的收缩量为参照)的效果。(5)混凝土中掺入杜拉纤维。杜拉纤维与钢筋混凝土骨料、外加剂、掺合料、水泥都不会有任何；中突，对搅拌设备也无特别的要求。施工时，可根据配比直接将纤维投入拌和机械内或分次投入，只要保证搅拌时间使混凝土和纤维搅拌均匀即可。(6)现场必须加强混凝土的质量控制工作，对于超时混凝土，塌落度过大(大于180mm)的混凝土不宜使用，更不准在现场对混凝土任意加水、外加剂，改变混凝土的配合比。(7)优化配合比。在保证一定的施工和易性的前提下，降低水灰比，适当提高砂率和灰砂比，以减少毛细孔的数量和孔径。2．3施工2．3．1钢筋工程地下室外墙钢筋的保护层厚度、间距、尺寸应严格按设计及规范要求加以控制，外墙内外层钢筋之间的拉钩可改成小的方箍加以支撑，纵横向钢筋采用绑扎。2．3．2混凝土浇捣从技术角度讲，混凝土采用现场搅拌胶凝材料用量较少，混凝土的收缩裂缝少，采用非泵送混凝土所需的水泥用量小及坍落度较小，容易控制混凝土凝结过程的收缩。针对商品混凝土流动性大的特点，施工中采用斜面分层法浇筑，在施工中加强混凝土的二次振捣，二次振捣的时间一定要控制在混凝土初凝前，保证混凝土的握裹力，另外，浇筑速度宜控制在30m3台·h左右，浇筑时，严禁在一处面料厚度超过1m，下料间距不超过3m根据气候条件及结构特点可以考虑墙板与顶板分开浇捣，降低地下室内外温差，但这样会增加施工缝的处理和施工的难度。2．3．3设置外墙垂直后浇带通过计算外墙钢筋混凝土的收缩预估值，并将其与混凝土极限变形值相比较，根据比较结果，在外墙浇筑时，每隔一段距离设一垂直后浇带，后浇带一般设在应力可能集中的外墙转角附近，且又要便于施工，地下室厚400~500mm的外墙，若是采用预拌混凝土(掺入12％粉煤灰)，施工缝间距取20~30m为适宜。2．3．4拆模、养护对于刚浇筑的混凝土因其尚处在凝结硬化阶段，水化速度快，表面热量散失大，在“散热顺利，适当保温”的养护原则下，及时采取养护措施。混凝土干缩随龄期增长而减少。大部分干缩发生在早期，而早期混凝土抗拉强度低，因而，混凝土易在早期发生干缩裂缝。为此，加强混凝土早期湿养护，可以推迟产生收缩的时间，减少干缩裂缝。当混凝土终凝之后，即应开始浇水养护，养护时间不少于14d。冬季施工时，采取保温措施，混凝土表面温度宜控制在30地下室外墙一般为防水混凝土，混凝土拆模时间不能过早，拆模时混凝土表面温度与周围气温之差不得超过20℃拆模后地下室外墙养护可以采用塑料管(或钢管)打上细而密的孔眼，利用自来水的压力对墙全长进行淋水养护，以操持混凝土表面持续湿润，养护效果极佳，而且可以节省大量人工。模板拆除后，应及时施工防水层和回填土方，以利于混凝土后期强度增长，对混凝土抗裂大有好处。2．4裂缝修复措施由于地下室外墙要承受一定的水压且是常处在潮湿环境中的结构，其允许的裂缝宽度为0．05mm，因此对于大于0．05mm的裂缝应进行修复处理，修补材料主要采用环氧树脂及改性环氧树脂，修补方法主要有：表面处理法、灌浆法和填充法。2．4．1表面处理法表面处理法是针对<0．2mm的细微裂缝，采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及渗透性防水剂等，涂刷于裂缝表面可以达到恢复其防水性及耐久性。表面处理法分骑缝涂复修补及全部涂复修补。对于稀而少的裂缝，可采用骑缝涂复修补：对于细而密的裂缝采用全部涂复修补，表面处理法由于涂层较薄，涂复材料应选用粘着力强且不易老化的材料。处理时先用钢丝刷将混凝土表面刷毛，清除表面附着污物，用水冲洗干净，干燥后先用环氧胶泥等嵌补混凝土表面缺损，最后用所选择材料涂复。2．4．2高压灌浆法高压灌浆法是采用空气压缩机将树脂浆液、聚合物水泥浆灌入裂缝深部，达到恢复结构整体性、耐久性及防水性的目的。适用于裂缝宽度较大(≥0．3mm)、深度较深或贯穿的裂缝修补。2．4．3填充法大裂缝和接缝可以用胶凝性砂浆和油灰等堵缝材料来堵塞。先把裂缝凿成V型槽再用钢丝刷刷干净，采用52．5以上水泥配成1：1水泥砂浆仔细捣实，当有时水，可采用专用催凝剂或快硬水泥，修补后在裂缝两侧各150mm宽范围做防水附加层以加强防水效果。3施工实例3．1深圳**花园（II期)地下室外墙施工(1)工程概况：深圳**花园Ⅱ期工程地下室2层(连成一体)，地上由7栋14-26层的高层建筑群组成，总建筑面积10．5万m2。地下室平面尺寸37．90m×328.94m，呈“门”字形布置，，结构未设缝，建筑面积2．56万m2。地下室外墙厚500mm，被6道后浇带分成7段，外墙混凝土采用C40／S8防水混凝土，外墙每4m间隔设一道附墙柱，墙竖向钢筋ф16@150mm。水平钢筋ф14@(2)混凝土原材料：①水泥采用425普硅水泥②砂细度模数2．6-3．0中粗砂，含泥量<2%；③石子为10-30mm碎石，连续级配，石粉含量低；④粉煤灰：深圳妈湾电厂Ⅱ级灰；⑤VR一2型多功能高效防水剂为棕褐色液体，固体含量30％，减水率20~25％，120min坍落度缺失20-30mm。28d强度提高20％以上，限制膨胀率为0．02％，其掺量为胶凝材料(水泥+粉煤灰)用量2～3％。(3)配合比：水：水泥：砂：石子：粉煤灰：NR一2=165：365：746：1040：92：l1．9，坍落度130～150mm。(4)搅拌、运输：采用预拌混凝土，输送泵运送。(5)浇筑：分层(≥400mm)浇捣，要求上层混凝土振捣时插入下层50mm以上，两层间隙时间不超过混凝土的初凝时间。(6)拆模、养护：模板采用18mm胶合板，钢管围檩止水螺杆拉结，混凝土浇筑后70d拆模，拆模前浇水湿润模板养护，拆模后挂麻袋淋水养护14d。3.2**广场地下室外墙施工(1)工程概况：**广场工程位于深圳市**路，地下室4层，埋深16．1m，地上由1栋60层高222．2m及3栋38层的超高层建筑组成，建筑面积17．93万m2，地下室按平面分成6个区施工，地下室外墙设计：邻近地面2层墙厚为600mm，配筋：立筋ф25@150mm，水平筋均为ф16@150mm。地下室混凝土强度等级为C40／S8。其混凝土施工中采用“双掺”(高效减少剂+粉煤灰)技术。(2)原材料：水泥42．5普通硅酸水泥，活性53MPa以上；砂：细度模数2．6~3．0的中粗砂；石子为10~30mm碎石，石粉含量偏高i粉煤灰为黄埔电厂Ⅱ级灰；外加剂采用深圳产FDN—SP高效减水剂，在相同配合比情况下，掺水泥用量0．6～1．2％之间，减水率约为15％-30％，混凝土28d强度可提高25％~40％，缓凝6～10h。(3)配合比：水泥：水：砂：石子：粉煤灰：FDN—SP357：178：667：1015：49：2．8，坍落度50~70mm．(4)搅拌、运输：采用EMS一500型强制式搅拌机现场搅拌，搅拌时间120S，采用手推车运送。(5)浇筑、拆模、养护：同前。3．3**花园地下室外墙施工(1)工程概况：该工程采用人工挖孔桩，地下室1层，地上为5幢20层框剪结构塔楼，总建筑面积64000m2，地下室层高4．6m，建筑面积13700m2，平面呈1270弧形，地下室外侧长335m，内侧长196m，结构不设缝。外墙厚350mm，混凝土强度等级C30／S8，立筋ф14@150mm，水平筋ф14@100mm；根据±0．O0以上5栋高层住宅的布置情况，地下室平面设置4条后浇带分成5段施工，但最长一段仍达78m(2)原材料：水泥：水：砂：石子：RS—lI型减水荆：粉煤灰：1：O．51：2．49：3．31：O．035：0．16：在每立方米混凝土中掺O．7kg的杜拉纤维属完全物理性加筋，纤维在混凝土中以单体形式大量均匀分布，利用纤维同水泥基料紧密的结合力，形成混凝土内部的乱向支撑体系，有效地控制水泥基体收缩及离析裂纹的形成，截断并防止微裂的发展，避免贯通毛细孔道的形成，保证集料的均匀性，大大提高了混凝土抗裂防水能力。同时纤维的存在，可对温度应力起到了较好的减缓作用，使混凝土的抗裂能力提高70％左右，抗渗能力提高60％左右。(3)混凝土现场搅拌泵送，施工时，两个端部的施工段采用项板与墙板两次浇捣，中间的三段墙板与顶板一次浇捣，拆除模板后，采用挂麻袋，侧墙顶用PVC管制作成淋水管，昼夜淋水养护14d。4结语(1)上述几个地下室工程通过