淺談地下室混凝土裂縫原因和預(yù)防措施

崔明遠(yuǎn) 張 宇

河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053）

1 開裂情況

地下室側(cè)壁開裂的情況比較多，裂縫寬度小于0.5 mm、間距1～4 m、長度有的貫通墻壁全高，側(cè)壁兩端附近裂縫較少，中部附近較多。

裂縫往往在混凝土澆筑的60 d之內(nèi)出現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移裂縫數(shù)量增多，部分裂縫加寬。尤其是在進(jìn)入冬季氣溫驟變的時(shí)候。

2 裂縫原因分析

2.1 直接原因

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，概括起來有兩類原因:1）由外荷載引起的，因結(jié)構(gòu)承載力不足而發(fā)生變形。2）結(jié)構(gòu)因溫差、收縮徐變，不均勻沉降等因素引起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工程實(shí)踐中，由后者（變形荷載）引起的裂縫占80%～85%，地下室混凝土裂縫大多數(shù)屬于后者。

在施工過程中,它的澆筑溫度和外界溫度有關(guān)。如果氣溫驟降,會(huì)增加混凝土內(nèi)外的氣溫溫差。應(yīng)采取溫度控制措施,防止混凝土內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力。在混凝土結(jié)構(gòu)中，引起內(nèi)外溫差的主要原因是內(nèi)部水泥的水化熱。地下室混凝土面積大,混凝土的強(qiáng)度大,并使用大量水泥,所以在混凝土初凝時(shí)有水化現(xiàn)象,并釋放熱量。而混凝土的散熱性能不好,是熱的不良導(dǎo)體,而由于地下室混凝土施工面積大,內(nèi)部熱量不易散發(fā),導(dǎo)致了其內(nèi)部溫度迅速升高(實(shí)際測量最高時(shí)可達(dá)70～80℃)。而在混凝土的表面,則由于散熱條件良好,溫度保持較低水平,便形成了內(nèi)外的巨大溫差。這種相對(duì)的“內(nèi)脹外縮”對(duì)混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)它超過混凝土自身拉伸極限的時(shí)候,裂縫就產(chǎn)生了。混凝土在澆筑一個(gè)月左右,完成收縮40%。60 d內(nèi)完成收縮65%，20年后完混凝土收縮的98%。混凝土的收縮變形是一個(gè)初期大，以后逐漸減少的過程。

2.2 間接原因

邊界條件如地基和側(cè)面土對(duì)混凝土構(gòu)件的變形約束作用，混凝土構(gòu)件的剛度差異，使混凝土變形不協(xié)調(diào)。

側(cè)壁混凝土澆搗時(shí)地板剛度大，受到地板的剛度約束，早期形成壓應(yīng)力，后期混凝土溫度下降，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)則出現(xiàn)裂縫。

混凝土變形與限制膨脹條件有關(guān)。當(dāng)氣溫上升時(shí),地板和底板混凝土因?yàn)闇囟壬叨蛲馀蛎洠瑐?cè)壁和地板相互約束,在側(cè)壁的外側(cè)形成垂直裂縫，當(dāng)?shù)匕搴晚敯迨芾涫湛s時(shí),側(cè)壁內(nèi)側(cè)形成垂直裂縫。由于側(cè)壁在邊角部分受到的變形量比中部大，同時(shí)縱橫側(cè)壁的相互約束,因而側(cè)壁兩端附近裂縫小，中部附近裂縫多。

3 控制裂縫的措施

3.1 補(bǔ)償收縮混凝土

即在混凝土中滲入U(xiǎn)EA、HEA等微膨脹劑。例如用UEA膨脹劑,以10%～20%等量取代水泥，拌制成補(bǔ)償收縮混凝土,其限制膨脹率ξ2=0.02%～0.05%，按公式 α=μESξ2，可在混凝土中建立 0.2～0.7 MPa的預(yù)壓應(yīng)力，從而抵制混凝土在硬化過程中全部或大部分拉應(yīng)力，以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫:ξ2–Sm≧ξp,使混凝土結(jié)構(gòu)不裂。

3.2 后澆帶

后澆帶作為膨脹加強(qiáng)帶一樣作為混凝土早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛應(yīng)用。

后澆帶設(shè)置,早期不均勻沉降的避免。不均勻沉降主要由地基地質(zhì)和上部建筑荷載的不一致引起,我們通過研究設(shè)置了2條后澆帶,這樣,有效地減少了工程早期可能產(chǎn)生的裂縫，也對(duì)整個(gè)底版放松了約束,同時(shí)還減少內(nèi)部熱量的積聚,減少溫度應(yīng)力,對(duì)裂縫的預(yù)防和控制擴(kuò)展起到了相當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>

3.3 提高鋼筋混凝土的抗拉能力

混凝土的抗裂能力取決于混凝土的極限拉伸值,根據(jù)有關(guān)資料:混凝土的極限拉伸值與配筋有關(guān)。因此，混凝土應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，即增強(qiáng)對(duì)混凝土由于長期干縮和氣溫溫度化引起的熱脹冷縮的抗變形能力。對(duì)于側(cè)壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強(qiáng)化作用。選擇冷軋帶肋鋼筋，冷軋扭鋼筋，明顯增強(qiáng)混凝土的抗裂能力。

在墻柱連接處設(shè)水平附加筋，附加筋的長度為1 500～2 000mm,配筋率提高 10%～15%。

鋼筋在保持總面積不變的情況下,根據(jù)直經(jīng)小，鋼筋布置間距密的方式選擇鋼筋，能減少裂縫的最大寬度。同時(shí)也要考慮混凝土易于振搗密實(shí)。

側(cè)壁受底板和頂板的約束,混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力，水平構(gòu)造筋放在豎筋的外側(cè)，有利于控制墻體裂縫的發(fā)生。

3.4 施工措施

①優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì):通過試驗(yàn)優(yōu)先選擇合適的外加劑和摻合料，適當(dāng)降低水灰比和減少水泥用量，選用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥，選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰，砂和石含泥量要小，級(jí)配良好；②混凝土應(yīng)嚴(yán)格振搗密實(shí)，提高混凝土密實(shí)度；③落實(shí)好混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施,盡量做好保濕保溫養(yǎng)護(hù)，既可使混凝土初期獲得更高的強(qiáng)度，還可減少混凝土的溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在14 d以上；④降低室外溫差的影響。夏季施工時(shí)應(yīng)盡量避免在烈日下澆筑樓板混凝土。降低混凝土的入模溫度。地板墊層上干鋪油氈作滑動(dòng)層。地下室四周土要及時(shí)回填，且應(yīng)分層夯實(shí)，既加強(qiáng)地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，又可盡快避免室外溫度變化對(duì)側(cè)壁的影響。

[1]GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].