地下室外墙裂缝控制研析

地下室外墙裂缝控制研析
周建兴
摘要：本文通过对焦作市某集团公司综合办公楼项目的实践经验，阐述了在采取设计、施工及原材料等技术措施后，地下室外墙裂缝问题得到了有效的控制，取得了良好的效果。
关键词：地下室外墙；裂缝；控制；设计；施工
0引言
焦作市某集团公司综合办公楼工程位于解放路中段,工程建筑面积36547m2,建筑总高度44.8m，工程地基结构为片筏基础加辅助桩,上部结构质式为框支剪力墙结构,该工程地下室为长方形平面，平面尺寸为118.5 ×33.5 m,其长向靠中间设有一条后浇带。地下室层高4.2 m，外墙厚350 mm。焦作市某商品混凝土公司供应的C45S8泵送商品混凝土，石子粒径16-31.5 mm，砂为中粗砂，坍落度为120±30 mm，混凝土初凝时间≥6 h，终凝时间≤12 h。由于地下室顶板下有1.6米高度的墙板暴露在地表上，且外侧剪力墙结构超长，因此怎样控制由于温度及混凝土收缩而产生的剪力墙裂缝，特别是控制超长基础外剪力墙裂缝，是本工程结构设计和现场施工需要重点解决的问题之一。
1地下室外墙裂缝特征
(1)绝大多数为竖向裂缝，多数缝长与墙高相当，两端逐渐变小；
(2)裂缝数量较多，宽度多较小；
(3)地下室外墙墙长的两端附近裂缝较少,大多集中在中间；
(4)裂缝出现的时间大多在拆模后不久，有的还与环境温度变化的梯度有关；
(5)随着时间的推移，裂缝的数量将增多，但宽度一般不增加；
(6)当地下室土方回填后，常可见裂缝处有渗水现象，一般水量不大，而修补相当困难。
2裂缝产生的主要原因分析
2.1设计原因
本工程基础外剪力最长边有118m，中间仅留了一条后浇带。另外，设计上将水平钢筋仍按构造进行配筋，将水平向钢筋放在竖向受力钢筋的内侧，未考虑墙体拉压应力产生裂缝问题，因此当混凝土受约束产生裂缝:混凝土在受到内部和外部约束时会产生拉应力,出现裂缝。当混凝土受拉产生裂缝:由于混凝土的抗压强度远大于其抗拉强度。大体积混凝土内部产生的拉应力超过其极限抗拉强度时将产生裂缝。
2.2施工质量原因
钢筋混凝土结构出现裂缝的原因有：
(1)原材料质量较差，如骨料级配太差、含泥量超标、使用高水化热水泥和混凝土坍落度过大；
(2)浇捣过程中任意加水、浇捣不够密实、养护不当等。另外，目前普遍采用商品混凝土和泵送技术，更导致了混凝土收缩的增加，加大了出现裂缝的可能性。
2.3混凝土本身的收缩裂缝
混凝土硬化后，多余水分将蒸发而在混凝土内部留下许多毛细孔，造成混凝土的体积减少，同时在混凝土的水化过程中也会引起混凝土的体积发生收缩。混凝土的最终收缩量约为0.2﹪～0.45﹪.混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、拌合用水量、骨料规格、振捣密实程度和养护的好坏等有关。一般在潮湿条件下养护的混凝土比在干燥条件下养护的混凝土收缩值要减少6﹪～8﹪。
2.4温差原因
温度上升引起的裂缝:水泥水化热是引起大体积混凝土中的温度变化的主要因素。由于混凝土表面散热条件较好,热量容易释放,因而温度上升较少;而混凝土内部由于散热条件较差,使温度上升较多而形成内约束。其结果使得混凝土内部产生压应力、面层产生拉应力。当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就产生了温度裂缝。降温产生的裂缝:混凝土浇筑后经过一段时间,水泥水化热基本上已释放,混凝土从较高温度逐渐降温,引起混凝土收缩,同时由于混凝土中多余水分蒸发、碳化等引起的体积收缩变形,受到地基和结构边界条件的约束,不能自由变形,导致产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,则从约束面开始向上开裂形成裂缝。
3控制裂缝的控制措施
3.1设计方面控制措施
首先,本工程原设计的水平钢筋为Ⅲ级钢∮16@170，且设置在竖向钢筋的内侧，经设计单位同意，将原设计在内部的水平钢筋改到了外侧，钢筋也改为Ⅱ级，并按等截面、等强度的原则进行了换算，其配筋变为∮14@120，配筋率明显提高，并增加了水平构造钢筋，以减少混凝土表面出现裂缝的可能。
其次,工程地下室部分设置了4道沉降后浇带及伸缩后浇带，伸缩后浇带混凝土的浇捣时间视实际情况而定,但最小时间差不应小于56 d,沉降后浇带须在主体结顶后浇筑,将地下室共分成了8块。
3.2商品砼原材料控制措施
3.2.1选用中低热水泥
选用中低热水泥的目的，主要是降低水泥水化时所产生的热量，从而控制混凝土的温度升高。本工程试验表明用42.5#矿渣水泥，可降低混凝土中水泥水化所产生的水化热。并尽量采用同一厂家生产的同时期、同规格的产品，以保证产品的稳定性。
3.2.2选择合适的粗骨料
经试配，本工程粗骨料选用粒径为5～35 mm连续级配碎石(施工中也可采用5—15 mm，20～40 mm双级配碎石)，粗骨料中针片状颗粒含量不大于15％，细骨料选用细度模数2．50左右的中粗砂。严格控制粗细骨料的含泥量，石子控制在1％以下，黄砂控制在2％以下。因为如果含泥量大的话，不仅会增加混凝土的收缩，而且会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土抗裂极为不利。
3.2.3合理选用微膨胀剂
对外加剂的使用，工程技术人员也是相当慎重的。根据以往的经验我们选择了玻璃纤维和微膨胀剂(UEA)在不同的实验段进行试验。实践证明：微膨胀剂(UEA)在其他地下室项目上使用效果良好，因为它确实达到了减少水泥用量和早期微膨胀的作用，可以控制和减少墙板裂缝。
3.2.4掺加粉煤灰及应用外加剂
掺入一定量的磨细粉煤灰，发挥其“滚珠效应”，可以改善混凝土的粘塑性，也提高了混凝土的可泵性，并因此取代部份水泥，降低了混凝土的水化热，从而使混凝土的温升大为减小。掺入具有缓凝、减水作用的外加剂，以改善混凝土的性能，可延长混凝土的凝结时间。改善其性能，使其既能减少水泥用量，又能提高混凝土的早期“抗”收缩能力，达到防裂效果。
3.3施工技术措施
3.3.1设置膨胀加强带
两侧架设密孔铁丝网,防止两侧混凝土流入其中;在膨胀带外侧采用微膨胀混凝土(UEA - H掺量为7% ) ,膨胀加强带则采用大膨胀混凝土(UEA - H掺量为9%) ,到加强带另一侧时又改为微膨胀混凝土。
3.3.2采用了保温性能较好的18㎜厚的大面积多层竹胶板代替原钢模板，并使拼缝严密，加固可靠，定位准确。模版中使用的对拉螺栓采用了专门的止水措施，两侧用小木块垫平，待模板拆除后，小心将木块取出，割除对拉螺栓头，用高标号砂浆补平。
3.3.3采用“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”的浇筑工艺，分层厚度一般不超过80㎝；混凝土入模高度不大于2m,采用振动棒垂直振捣，并设专人看模，以防涨模，振动时不得采用振动棒赶送混凝土，不得漏振或过振。
3.3.4加强混凝土养护，养护时间不少于14d,混凝土硬化达到一定强度后，及时松动对拉螺栓，让墙体模板与混凝土有一定缝隙，在顶部浇水注入模板内，始终保证混凝土表面湿润，带模养护5～7d，拆模后采用麻袋或面毡保温，并对其表面裂缝情况做好观察与记录。
3.3.5对浇筑后的混凝土进行二次振捣,排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土的抗压强度提高10 %～20 %,从而提高抗裂性。
4结语
高层建筑地下室墙体的裂缝，虽然对结构安全无影响，但也要引起我们的重视，因为它可能对地下室的使用功能及结构的耐久性造成影响。
控制裂缝的出现要综合考虑结构设计、材料、施工等诸多因素的影响。
焦作市某集团公司综合办公楼工程竣工使用至今二年来,经过采用40倍带光源读数显微镜观测，地下室外剪力墙裂缝宽度最大仅0.17mm,且数量很少，满足规范及正常使用要求。

参考文献
[1]王铁梦.建筑物裂缝的控制〔M〕上海：上海科学技术出版社，1992。
[2]程志恒.商品混凝土早期施工裂缝的成因与防治措施[J].混凝土，2004：4.21-22
[3]刘兴法.混凝土结构的温度应力分析[M ].北京:人民交通出版社,1991
作者简介:
周建兴，男，（1975.6-），注册监理师，注册造价师，注册一级建造师，经济师。