淺析地下室外墻裂縫的產(chǎn)生原因及處理方法

鄭波

摘 要：近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和對(duì)建筑安全及品質(zhì)要求的提升，對(duì)人防工程的要求越來(lái)越嚴(yán)格，建筑物的高度也越來(lái)越高，相應(yīng)地下室規(guī)模也在逐漸增大，但在地下室結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，地下室外墻開(kāi)裂一直沒(méi)有得到很好的解決，這是施工中常見(jiàn)的質(zhì)量通病，不但使工程容易出現(xiàn)安全隱患，也影響建筑美觀和使用。筆者認(rèn)為，只要靈活地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在設(shè)計(jì)階段和施工階段采取有效的控制措施，就能有效防止地下室外墻開(kāi)裂，且能確保建筑物使用安全。文中主要分析了地下室外墻裂縫產(chǎn)生原因及處理方案，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：地下室；外墻；裂縫；滲漏；方法

近幾年來(lái)，筆者通過(guò)四川綿陽(yáng)、云南昆明等多個(gè)大型地下室項(xiàng)目的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出：雖然地下室外墻產(chǎn)生裂縫的因素較多，但只要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)工程規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，從設(shè)計(jì)、施工各方面層層把關(guān)，采取有效的控制措施，針對(duì)地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，精心施工就會(huì)消除地下室外墻開(kāi)裂的通病。本文就地下室外墻裂縫產(chǎn)生的原因、處理方法以及如何有效的對(duì)裂縫進(jìn)行預(yù)防和控制進(jìn)行了分析，以供同行參考。

1 地下室外墻裂縫的產(chǎn)生原因及危害

地下室外墻基本上都是由多種不同材料經(jīng)拌合、振搗及養(yǎng)護(hù)而成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大多為帶縫工作，我國(guó)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）3.4.5條也對(duì)裂縫寬度做了明確的限制規(guī)定，其目的有兩個(gè)：第一、裂縫過(guò)寬會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕，耐久性和承載力都會(huì)降低，并從外觀上會(huì)引起使用者的不安。第二、過(guò)細(xì)的裂縫會(huì)使建造成本增加。因此，將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制在規(guī)范規(guī)定的可接受范圍是我們追求的目標(biāo)。

產(chǎn)生裂縫的原因很多，可根據(jù)其成因總結(jié)為以下兩大類：

第一類，由外荷載引起，也稱為結(jié)構(gòu)裂縫，其裂縫與荷載有關(guān)，表明結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問(wèn)題。主要表現(xiàn)在以下方面：①設(shè)計(jì)階段，地下室外墻設(shè)計(jì)時(shí)，各類設(shè)計(jì)荷載考慮不周，取值小于規(guī)范規(guī)定或?qū)嶋H情況的荷載值，從而使得墻體配筋不足，由于承載力不足，使得墻體產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫；②施工階段，施工企業(yè)為搶進(jìn)度、抓工期，大多采用地下室外墻與頂板一起澆筑的施工模式，地下室外墻混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，過(guò)早進(jìn)行拆模。為方便施工，或在地下室頂板上堆放大量的施工機(jī)具及各種建筑材料，使得地下室外墻混凝土自身未到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，受到來(lái)自墻頂大梁的較大集中力，梁下墻體極易出現(xiàn)豎向裂縫；或過(guò)早進(jìn)行邊坡回填，施工機(jī)具碾壓或材料堆載，地下室外墻混凝土自身未到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，由于承載力不足而產(chǎn)生裂縫；③使用階段，使用過(guò)程中超過(guò)了設(shè)計(jì)荷載，導(dǎo)致地下室外墻承載力不足，墻體產(chǎn)生裂縫。

第二類，由變形引起，如溫度變化、混凝土收縮、地基不均勻沉降等因素引起的變形，當(dāng)此變形得不到滿足，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)此內(nèi)應(yīng)內(nèi)超過(guò)混凝土的允許拉應(yīng)力時(shí)，即會(huì)引起混凝土裂縫，裂縫發(fā)展后，變形得到滿足或部分得到滿足，應(yīng)力就發(fā)生松弛。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①溫度變化，溫差過(guò)大會(huì)使混凝土產(chǎn)生不均勻的溫度應(yīng)力。這是引起混凝土墻產(chǎn)生裂縫的重要原因，主要包括混凝土內(nèi)外溫差大、晝夜溫差大、日照下混凝土陰陽(yáng)面的溫差、拆模過(guò)早及氣候突變、養(yǎng)護(hù)不良等方面的影響。②混凝土收縮，從裂縫的主要特征可以得知：大多數(shù)均屬于收縮裂縫。地下室混凝土外墻收縮較大的主要原因有：水灰比過(guò)大，水泥用量過(guò)多，外摻劑保水性差，粗骨料太少，砂石含泥量過(guò)大，用水量大，振搗不均勻、水平和豎向分布筋間距過(guò)大等都可能導(dǎo)致混凝土表面收縮開(kāi)裂；③地基不均勻沉降，在設(shè)計(jì)階段未仔細(xì)核對(duì)地質(zhì)勘察報(bào)告，選取地下室外墻的基礎(chǔ)形式及持力層不合理，或在施工時(shí)，基坑開(kāi)挖完畢后，未按要求進(jìn)行驗(yàn)槽，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟弱下臥層，或是在施工過(guò)程中沒(méi)有按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行施工等等，都容易導(dǎo)致地基沉降不均勻情況，最終引起地下室外墻出現(xiàn)裂縫；④其他原因，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）12.2.3條規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率议L(zhǎng)度超過(guò)伸縮縫最大間距時(shí)，可考慮利用混凝土的后期強(qiáng)度，降低水泥用量；也可每隔30～40m設(shè)置貫通頂板、底部及墻板的施工后澆帶。實(shí)際在工程中墻長(zhǎng)往往均超過(guò)規(guī)范規(guī)定的要求，但地下室外墻的水平鋼筋仍按構(gòu)造配置，又未采取其他有效措施，這些均是地下室外墻較易出現(xiàn)裂縫的因素。

上述兩類裂縫存在明顯差異，裂縫對(duì)主體結(jié)構(gòu)造成的危害程度也不盡相同，兩種裂縫有時(shí)會(huì)同時(shí)融合在一起。根據(jù)工程調(diào)查資料表明：當(dāng)?shù)叵率彝鈮Τ霈F(xiàn)裂縫時(shí)，約80%為變形裂縫，荷載引起的的裂縫約占20%。變形裂縫雖然一般不影響承載力，但影響地下室外墻自防水功能，混凝土耐久性降低，影響建筑物的正常使用。更為嚴(yán)重的是，由于滲透水銹蝕鋼筋，結(jié)構(gòu)承載力降低，從而影響結(jié)構(gòu)安全。因此，須從設(shè)計(jì)、施工等角度去采取控制措施，以盡量避免較大裂縫的產(chǎn)生。

2 地下室外墻裂縫的處理措施

鋼筋混凝土地下室外墻出現(xiàn)裂縫，應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)檢查、檢測(cè)，認(rèn)真分析，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的部位、原因及危害性，采取相應(yīng)的處理方法。在實(shí)際工程中，針對(duì)裂縫寬度小于0.3mm，對(duì)結(jié)構(gòu)承載力影響不大時(shí)，為了滿足使用和美觀要求、防止鋼筋銹蝕、預(yù)防滲漏、保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性等，可采用表面處理法、填充密閉法。其中表面處理法主要包括：①表面涂刷法，該法主要在開(kāi)裂混凝土表面涂刷素水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂等材料。涂刷前，混凝土表面采用鋼絲刷清理干凈，待表面干燥后再進(jìn)行施工。②表面涂刷加玻璃纖維布法，該法采用環(huán)氧樹(shù)脂膠料涂刷后，再粘貼1～2層玻璃纖維布，用于防滲要求較高的部位。③表面抹灰法，當(dāng)表面裂縫較多時(shí)，可采用1：2.5水泥砂漿加細(xì)鉛絲網(wǎng)抹平，抹灰前應(yīng)采用鋼絲刷清理，用水清洗干凈，結(jié)合面保持濕潤(rùn)，抹灰結(jié)束后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。填充密閉法適用于中等寬度的裂縫，將裂縫表面鑿成寬約30mm，深約20mm三角形槽或凹槽，然后用環(huán)氧水泥或環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)裂縫寬度大于等于0.3mm時(shí)，一般采用灌漿法進(jìn)行施工，灌漿法常用的灌漿材料有環(huán)氧樹(shù)脂類、甲基丙烯酸甲酯、丙凝和水溶性聚氨酯等。其中環(huán)氧樹(shù)脂漿液材料來(lái)源廣泛且有以下優(yōu)點(diǎn)：a、粘度很低，滲透力強(qiáng)，能注入0.1mm寬的微裂縫；b、抗老化、耐介質(zhì)（酸、堿、水）性能好；c、不含揮發(fā)性溶劑，硬化時(shí)不收縮；d、固化后韌性和抗沖擊能力優(yōu)異；e、可操作時(shí)間較長(zhǎng)、綠色環(huán)保；f、施工工藝簡(jiǎn)單方便，在建筑工程中應(yīng)用比較廣。環(huán)氧樹(shù)脂漿液灌縫工藝流程如下：裂縫調(diào)查→裂縫處理方案選取→表面預(yù)處理→粘接灌漿嘴→裂縫表面封閉→壓力注漿（低壓慢注）→固化→檢驗(yàn)。

總之，出現(xiàn)地下室外墻產(chǎn)生裂縫時(shí)，首先應(yīng)分析裂縫成因，再選取合理的處理方法。裂縫寬度不同時(shí)，在選擇材料時(shí)也需慎重。

3 地下室外墻裂縫的控制措施

3.1 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于大型地下室，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)注意和采取以下措施：①應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）12.2.3條規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率议L(zhǎng)度超過(guò)伸縮縫最大間距時(shí)，每隔30～40m設(shè)置貫通頂板、底部及墻板的施工后澆帶；②外墻承載力計(jì)算時(shí)，應(yīng)按注意土壓力、水壓力、墻后地面荷載、墻頂豎向荷載（如消防車荷載）以及施工荷載的導(dǎo)算，墻體也應(yīng)盡量選取小直徑、小間距進(jìn)行配筋，且應(yīng)適當(dāng)加大水平分布筋配筋率；③在外墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，選取合理的基礎(chǔ)形式，根據(jù)工程實(shí)踐，在基礎(chǔ)頂面設(shè)置一道水平暗梁，截面高度大于等于2倍墻厚，寬度同墻厚，在外墻未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前，可有效的防止地基不均勻沉降引起的墻體開(kāi)裂；④在實(shí)際工程實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，地下室外墻與其平面外相交的梁下墻體內(nèi)設(shè)置暗柱，暗柱截面高度可取墻的厚度，截面寬度可取梁寬加2倍墻厚，能有效的防止墻體受到局壓而產(chǎn)生剪切裂縫。

3.2 摻用抗裂膨脹劑

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上的抗裂膨脹劑品種也逐漸增多，普通混凝土中摻入適量抗裂膨脹劑，可配制成膨脹混凝土（補(bǔ)償收縮混凝土），該膨脹混凝土具有雙重功效，含有微膨脹劑和合成纖維兩種抗裂組分，可從物理和化學(xué)兩方面提高混凝土的抗裂能力，為混凝土提供雙重保護(hù)。可有效地防止混凝土的開(kāi)裂，使鋼筋混凝土的整體結(jié)構(gòu)和防水質(zhì)量得到根本的提高，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的結(jié)構(gòu)自防水和超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的無(wú)縫施工。它在養(yǎng)護(hù)期能產(chǎn)生適度體積膨脹，在鋼筋和鄰位約束情況下能對(duì)鋼筋產(chǎn)生一定的拉力，從而對(duì)混凝土產(chǎn)生壓縮作用，因而在混凝土中建立一定的化學(xué)預(yù)應(yīng)力，使它能大致抵消因干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而達(dá)到補(bǔ)償收縮。

3.3 正確選用材料

在材料的選擇上，優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和適合工程實(shí)際需求的配方是很重要的。摻用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰，替代混凝土中的部分水泥，以降低水泥水化熱溫升，減小溫度應(yīng)力。①在選擇水泥品種時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥，以防止日后因?yàn)橛昧喜划?dāng)而發(fā)生的安全事故。②摻加適宜、適量的減水劑，以減少拌合混凝土用水量，達(dá)到減少混凝土的收縮的目的。對(duì)于混凝土材料的配合比，應(yīng)該給予嚴(yán)格的控制，在選擇合理的添加劑和水灰比等方面，應(yīng)該按照施工的設(shè)計(jì)方案和相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。③在混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加入適量的粉煤灰，以減小水泥的熱量反應(yīng)。④水泥采用普通硅酸鹽水泥，外摻礦物質(zhì)摻合料，骨料最好選用中粗砂和卵石，以減少砂石的含泥量，適當(dāng)提高粗骨料的用量。

3.4 混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)

在混凝土施工結(jié)束后對(duì)混凝土進(jìn)行合理養(yǎng)護(hù)，也是有效防止混凝土裂縫產(chǎn)生的重要措施之一，如：對(duì)混凝土進(jìn)行保濕處理等，就能降低混凝土內(nèi)外溫度差，使其強(qiáng)度更加貼近設(shè)計(jì)要求。早齡期混凝土抗拉強(qiáng)度低，易發(fā)生干縮裂縫。為此，加強(qiáng)混凝土早期濕養(yǎng)護(hù)，可以推遲產(chǎn)生收縮的時(shí)間，減少干縮裂縫。

3.5 施工方面的建議

①嚴(yán)格控制混凝土的施工質(zhì)量，盡量降低不均勻性。除控制好混凝土制備和運(yùn)輸中的質(zhì)量外，還要注意混凝土澆筑時(shí)防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象，切實(shí)加強(qiáng)振搗，確保混凝土密實(shí)，以免墻內(nèi)出現(xiàn)薄弱而產(chǎn)生裂縫。②控制混凝土入模溫度。當(dāng)氣溫接近40℃時(shí)，混凝土入模溫度通常可達(dá)60℃左右，加劇了水化熱產(chǎn)生時(shí)的溫度上升。施工時(shí)，混凝土運(yùn)輸車不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，并宜停在陰影處。混凝土澆筑前對(duì)模板進(jìn)行澆水降溫。③做好澆筑前的各項(xiàng)工序的驗(yàn)收，如模板的牢固和嚴(yán)密、鋼筋位置的校正和附著污物的清除以及鋼筋保護(hù)層的控制等等。按照施工組織設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)確定的混凝土澆灌路線，按次序進(jìn)行分層澆筑、并隨時(shí)振搗密實(shí)，尤其須注意的是在混凝土施工縫、預(yù)埋件、門窗洞等預(yù)留洞口、部位要進(jìn)行二次振搗。④加強(qiáng)控制混凝土養(yǎng)護(hù)和拆模時(shí)間。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，雖然產(chǎn)生墻體裂縫的因素很多，但是只要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。同時(shí)，地下室外墻裂縫控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要設(shè)計(jì)、施工等部門和單位的通力合作與積極配合。不能僅從某一方面加以控制，要科學(xué)合理地考慮各種存在的影響因素，采取綜合治理的方式予以防治，并依賴于科技進(jìn)步，應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料來(lái)豐富和完善防治措施。

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