地下室大面积混凝土裂缝预防与控制研究

摘要：近年来,国内建筑工程中混凝土工程的体量日渐增大,尤以基础地下室为甚。同时,随着我国建筑技术的发展和城市建设、城市环保的需要,预拌商品混凝土以其集约化的生产方式,稳定优异的产品质量,得到了越来越广泛的应用。,但地下建筑的施工却遇到一些问题。地下室大体积混凝土裂缝预防与控制就是其中之一。本文先从裂缝的成因出发，进而对施工提出了一定的控制措施。

关键词：地下室;大面积;裂缝

Abstract: Along with our country construction techniques and the development of city construction, city environmental protection needs, ready-mixed concrete products to the intensive mode of production, stability of the excellent quality of products, has been used more and more widely. Underground building, but construction has encountered some problems. Basement mass concrete crack prevention and control is one of them. This article first from the crack reasons, then puts forward some control measures of construction.

Key words: underground chamber; large area; crack

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)06-0020-02

工程概况：

以广西柳工办公综合大楼工程为例。其工程造型新颖独特，结构复杂多变，地下室筏板基础厚度1米，电梯井等局部超过2米，基础砼方量6000㎡，属典型的大体积砼，在原设计砼掺加GNA砼膨胀剂的基础上，我提出用基础砼60d强度替代28d强度的设想并获得设计认可，掺入粉煤灰替代等量水泥，大大减少了水泥前期水化热量，有效降低了砼内部温度，结合砼表面覆盖蓄水，使砼内外温差低于25℃的施工规范标准。地下室底板施工完毕后，经各方验收，砼表面光滑密实，没有出现不良裂缝，完全满足设计要求。

该工程为地下一层，地上裙楼三层，主楼十六层，钢筋混凝土框架剪力结构。由于该工程地下室底板、地下室外墙、基础梁板、水池壁、地下室室外顶板、防空地下室顶板均为C30防渗砼，抗渗等级为0.6Mpa。由于该工程正负零以下地下室基础底板的施工特点是：地下室底板防水砼面积大(长69m、宽28.6m)，砼底板设计厚度为1.0m，电梯井间部位约1.3m厚，钢筋多而密，防水砼量较大，约有2650m3;施工困难主要表现为：地下室按设计要求在砼底板不设施工缝，一次浇筑完成、垂直墙板上的水平施工缝留在底板面上200mm处的墙板上及地下室楼面板底处、楼面梁底下100mm处设置，施工缝按设计要求留设并符合施工验收规范要求，砼浇捣质量要求高，要求砼连续浇捣，一气呵成。

一、混凝土产生裂缝的原因

混凝土裂缝的产生,都是微裂缝发展的结果。就其本身而言,一般认为是混凝土材料变形约束所引起的内应力大于材料抗拉强度所致。

1、因环境因素影响形成缺陷和裂缝

主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土构件多次受冰冻,即溶解循环作用,使混凝土中产生内应力,促进已有裂缝发展,结构疏松,表面龟裂,表层剥落或整体崩溃。

2、因构件受力、变形形成缺陷和裂缝

包括中心受拉、中心受压、受弯、受剪、受冲切、梁的混凝土收缩和温度变形、板的混凝土收缩和温度变形。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。

3、地基的不均匀沉降及其影响

基础设计的主要依据是工程地质勘察报告。任何一个地质勘察，其结果都是近似的。当设计假设模型与地质实际不符等情况出现时，都很可能出现不均匀沉降。同时，由于上部建筑物荷载不同，也产生不均匀沉降。这种不均匀沉降对混凝土就产生拉应力，当应力超过混凝土极限拉伸值时，导致裂缝产生。这种裂缝一旦出现则比较严重，可能危及安全和使用等功能。

4、材料选配不当形成缺陷和裂缝

使用过期水泥,骨料含泥过量,含活性SiO2,水泥中含碱量过高,骨料石灰石,水泥水化热等。

二、原材料的选用

1、水泥

考虑到结构混凝土设计强度较高(C30),为保证施工质量, 综合考虑大体积混凝土对水泥的要求以及我公司近些年来的成功经验，优先选用低水化热的矿渣水泥。

2、骨料

(1)粗骨料。因采用泵送混凝土,为提高混凝土的可泵性,要求粗细骨料均不得含有有机杂质、含泥量小，最后选用柳州不含有机杂质,其含泥量≤1%的5~31.5mm碎石以控制最佳空隙率。

(2)细骨料。选用细度模数2.6~2.8的中砂,控制细砂以0.3mm筛孔的通过率为15~30%,含泥量≤3%。施工前,送材料到试验室作筛分试验。在施工过程中,选用了高明砂。

3、外加剂及掺合科

(1)粉煤灰。为了减少水泥用量,提高混凝土的抗裂性，减少收缩性，该工程混凝土将掺入水泥用量20%的粉煤灰取代水泥。所掺入的粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰。

(2)泵送剂。为了满足可泵性和减缓水泥早期水化热,该基础工程混凝土选用FE-C高效泵送剂和DL-3减水剂。

(3) UEA膨胀剂。为使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力`该基础工程混凝土掺入了UEA膨胀剂。

以上掺合料和外加剂的掺入量,通过试验研究室试配后确定。

三、钢筋混凝土工程施工质量控制

1、原材料选择的控制

采用由预制混凝土供应商为主，项目部为辅的控制方式：混凝土搅拌站与项目部签订合同，共同严格执行规范《预拌混凝土》(GB/T14902-2003);混凝土搅拌站与项目部共同精心选择由所需混凝土性能决定的用于制造工程中混凝土的原材料，保证本工程所用的一切材料、设备和技术均符合合同文件所规定的种类及标准，并对材料、设备和技术等质量负责。此外，所有混凝土原材料及外加剂、掺合料必须经业主、监理、设计认可后方可使用。

需要注意的是，外加剂、掺合料与水泥的施工配合比、掺量必须通过试验确定(通过对混凝土搅拌站的合同条款的明确规定,要求搅拌站必须严格按照试验确定的配合比进行供货)，并小心控制混凝土拌合物中各种材料的碱含量，使混凝土中的最大氯离子含量小于0.06%;尽量使用非碱性骨料，使每立方米混凝土拌合物的含碱总量不大于3kg，避免混凝土由于碱集料反应而导致膨胀开裂。此外，选用可耐高温的掺合料，以避免高强度混凝土爆裂。

2、混凝土浇筑与振捣的控制措施

2.1 底板大体积混凝土采用斜面式分层浇捣，利用自然流淌形成斜坡，由远到近自下而上逐层沿混凝土的流淌方向连续浇筑。通过减小浇筑层的厚度和采用合理的浇筑顺序，来加快混凝土在凝结初期的水泥水化热的散失，从而降低混凝土的中心温度。浇筑完成的混凝土应尽可能晚拆模，且拆模后的混凝土表面温度不应在短时间内下降15℃以上。

2.2钢管混凝土采用高位抛落无振捣法浇筑。高位抛落无振捣法是利用混凝土下落时自身所产生的动能来达到振实混凝土的目的。但由于管内混凝土的浇灌质量无法直观检查，故施工时要严密组织施工，明确岗位责任制，增强操作人员的责任心，以此避免混凝土裂缝的产生。

每次浇筑混凝土前(包括施工缝)，应先浇筑一层厚度为10～20cm的与浇筑混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以免因自由下落的混凝土粗骨料产生的弹跳现象使得施工缝处的混凝土在浇筑后出现裂缝、蜂窝及麻面等缺陷。

2.3核心筒混凝土采用“分层浇筑，循序前进，一次到顶”的方法浇筑。每次浇筑混凝土前(包括施工缝)，也应先浇筑一层厚度为10～20cm的与浇筑混凝土强度等级相同的水泥砂浆。

为预防早期塑性裂缝的产生，可采用二次振捣和表面修整的方法。二次振捣的时间在头次振捣后0.5h左右，即混凝土尚处于塑性状态时。再根据振捣环境条件的不同应控制及时把握二次振捣的时机;此方法可以提高混凝土的浇筑密度，尽量多的消除结构构件四周的水泡和缩水裂缝。浇筑后通过及时排除表面积水，加强早期养护，加强混凝土的浇灌振捣，可达到提高混凝土密实度和提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量的效果。

四、合理设置后浇带，减少早期不均匀沉降、放松约束程度

不均匀沉降主要由地基地质和上部建筑荷载不一引起，由于地下室面积大，我们在主楼与辅楼相交接的位置设置了3条后浇带。同时，由于主楼地下室沿边狭长，我们在相应位置设置了后浇带，这样，有效地减少了工程早期可能不均匀沉降所产生的裂缝，也对整个底版放松了约束，同时还减少混凝土浇筑长度引起的蓄热量，减少温度应力，对裂缝的预防和控制扩展起到了相当的作用。

五、混凝土测温技术

为了随时了解和掌握大体积混凝土各部位在硬化过程中水泥水化热产生的温度变化情况，防止混凝土在浇筑、养护过程中出现内外温差过大而产生裂缝和及时采取有效技术措施进行控制使混凝土的内外温差控制在25℃以内及降温速率小于3℃/d，特对本底板基础混凝土进行温度监测。本工程主要采用电子测温技术，对混凝土进行温度监测，使混凝土的内外温差控制在25℃以内，温度陡降不超过10℃。测温必须24小时连续进行，并安排专人负责，若出现温差过大要立即采取措施。