地下室結構裂縫控制與防治措施

謝曉兵

【摘 要】從材料、設計、施工等方面分析地下室結構裂縫產生的原因，提出控制裂縫的技術措施。

【關鍵詞】地下室結構；裂縫產生原因；裂縫控制措施

Crack control in ground floor structure and preventing measure

Xie Xiao-bing

（Shengang construction group limited company Shenzhen Guangdong 518002）

【Abstract】The article put forward technique measure which controls crack from the output reason of the structure crack in the ground floor of the aspect analysis， such as material， design and construction.

【Key words】Ground floor structure；Crack reason；Crack control measure

1. 前言

近年來由于地下空間的開發利用逐漸普遍，功能要求越來越高，地下室面積和體積越來越大，隨著鋼筋砼結構的長大化和復雜化，以及商品砼的大量推廣和砼強度等級的提高，結構裂縫出現機率大大增加，有的地下工程裂縫已影響其使用功能，有些已危及結構的安全性和耐久性。

2. 地下室混凝土墻裂縫的主要特征

（1）絕大多數裂縫為豎向裂縫，多數縫長接近墻高，兩端逐漸變細而消失。

（2）裂縫數量較多，寬度一般不大，超過0.3mm寬的裂縫很少見，大多數縫寬度≤0.2mm。

（3）沿地下室墻長兩端附近裂縫較少，墻長中部附近較多。

（4）裂縫出現時間多在拆模后不久，有的還與氣溫驟降有關。

（5）隨著時間裂縫發展，數量增多，但縫寬加大不多，發展情況與混凝土是否暴露在大氣中和暴露時間的長短有關。

3. 結構裂縫產生的原因

結構裂縫產生的原因很復雜，根據有關的資料，引起裂縫有兩大類原因，一種由外荷載（如靜、動荷載）的直接應力和結構次應力引起的裂縫，其機率約20%；一種是結構因溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等因素由變形變化引起的裂縫，其機率約80%。地下室砼裂縫大多數屬于后者，裂縫發生多與材料、設計和施工有關，現作以下分析：

3.1 材料缺陷。

在變形裂縫中收縮裂縫約占有80%的比例，從砼的性質來說有直接和間接原因：

3.1.1 直接原因。

（1）據統計，在工程實踐中，由于結構因溫差，收縮徐變，不均勻沉降等因素（變形荷載）引起的裂縫約占80～85%，地下室砼裂縫大多數屬于后者。

（2）砼在澆筑后，由于水泥的水化作用，釋放大量的水化熱，因為砼構件表面與構件截面中部溫差超過25℃就引起砼內部裂縫，構件表面溫度和周圍空氣溫差超過25℃，就引起構件表面裂縫。砼澆筑后溫度提高，砼初期體積有微膨脹作用，以后溫度下降體積急劇收縮。砼除了溫度收縮外，還有較大的化學收縮和干燥收縮，砼早期（10～15天）極限拉伸很低，這就造成砼的早期裂縫。因砼的收縮，較高的彈性模量和早期低徐變，會使砼內部產生較大的拉應力，超過砼的極限拉伸，則是造成砼后期裂縫的主要原因。

（3）砼在澆筑一個月左右，完成收縮40%。60天內完成收縮65%，20年后完砼收縮的98%。砼的收縮變形是一個初期大，以后逐漸減少的過程。

3.1.2 間接原因。

（1）邊界條件如地基和側面土對砼構件的變形約束作用，砼構件的剛度差異，使砼變形不協調。

側壁砼澆搗時地板剛度大，受到地板的剛度約束，早期形成壓應力，后期砼溫度下降，產生拉應力，當拉應力大于鋼筋的抗拉強度時則出現裂縫。

（2）砼變形與限制膨脹條件有關。當氣溫上升時，地板和底板砼因為溫度升高而向外膨脹，側壁和地板相互約束，在側壁的外側形成垂直裂縫，當地板和頂板受冷收縮時，側壁內側形成垂直裂縫。由于側壁在邊角部分受到的變形量比中部大，同時縱橫側壁的相互約束，因而側壁兩端附近裂縫小，中部附近裂縫多。

側壁內有柱時，由于截面突變，剛度有差異，側壁的變形受到柱的約束，往往產生應力集中，在離柱子1∽2m的墻體上易出現縱向收縮裂縫。

3.2 設計缺陷。

（1）《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）規定：現澆鋼筋混凝土墻伸縮縫的最大間距為20（露天）～30m（室內或土中），但實際工程中墻長均超過此規定。需要指出的是，一些工程設計突破了規范規定后，地下室墻的水平鋼筋仍按構造配置，這是墻較易裂縫的又一因素。

（2）這類薄而長的結構對溫度、濕度變化較敏感，常因附加的溫度收縮應力導致墻體開裂。同時還應注意，設計時地下室墻均按埋入土中或室內結構考慮，即伸縮縫最大間距為30m。實際施工中很難做到墻完成后立即回填土和完成頂蓋，因此實際工程應取最大伸縮縫間距20m。這也是地下室墻裂縫普遍的一個因素。

（3）大量工程實踐證明，留縫與否，并不是決定結構變形開裂與否的唯一條件，留縫不一定不裂，不留縫不一定裂，是否開裂與許多因素有關。我們認為，控制裂縫應該防患于未然，首先盡量預防有害裂縫，重點在防。我國結構工程向長大化、復雜化發展，砼設計強度等級向C40～C60發展，設計師多注重結構安全，而對變形裂縫控制考慮不周，這也是結構裂縫發生增多的原因之一。

3.3 施工管理問題。

（1）砼配合比設計是否科學合理，水泥與外加劑是否相適應，砂石級配及其含泥量是否符合規范要求，砼坍落度控制是否合理，這些都影響到砼的質量及其收縮變形。

砼澆筑震搗不均勻密實，施工縫和細部處理馬虎，會帶來結構開裂的后患；過震則使浮漿過厚，抹壓又不及時，則砼表面出現塑性裂縫，十分難看。

邊墻拆摸板過早（1～3d），砼水化熱正處于高峰，內外溫差最大，砼易"感冒"開裂。

（2）砼養護十分重要，但許多施工單位忽視這一環節，尤其是墻體和柱梁的保溫保濕養護不到位，容易產生收縮裂縫。某些露天構筑物盡管當地濕度很大，但由于吹風影響，加速了砼水分蒸發速度，亦即增加干縮速度，容易引起早期表面裂縫。這也許是夏季比秋冬季，南方比北方出現結構裂縫較多的原因。

（3）目前地下室普遍采用泵送混凝土，由于泵送混凝土坍落度大，也導致收縮增加，裂縫可能性加大。

從已建工程調查中發現，底板養護較好，出現裂縫概率較低，而底板上外墻裂縫概率很高約占80%，這與保溫保濕養護不足有很大關系。

（4）除上述因素外，施工管理不嚴，趕進度，偷工減料，工人素質差，施工馬虎等也是造成結構裂縫的人為因素。

4. 預防地下室混凝土墻裂縫的幾點建議

4.1 設計方面

4.1.1 沒有充分依據時，不得任意突破設計規范關于伸縮縫最大間距的規定。應注意滿足《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）的要求："位于氣候干燥地區、夏季炎熱且暴雨頻繁地區的結構或經常處于高溫作用下的結構，可按照使用經驗適當減小伸縮縫間距"。

4.1.2 設置后澆帶，以減小混凝土收縮應力。后澆帶與膨脹加強帶一樣作為砼早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛應用。

根據有關資料：結構長度是影響溫度應力的因素之一，但只在一方范圍對溫度收縮應力較為顯著，因此設置后澆帶是"先放后抗、以放為主"的主要技術措施。

（1）盡量減少穿越后澆帶鋼筋的總量，以盡可能釋放砼的收縮應力。對于樓板內鋼筋和側壁，由于焊接或搭接施工比較方便均應作斷開處理。由于梁鋼筋連接焊接等施工比較困難，可以留一部分連續鋼筋，盡量切斷梁腹縱向鋼筋和梁頂縱筋截斷，保留梁底鋼筋連續貫通。

（2）后澆帶寬度內鋼筋抗拉剛度EAs遠比后澆帶兩側砼的抗拉剛度EA小，拉伸變形將主要由后澆帶寬度范圍內的鋼筋提供，對于鋼筋全部截斷的后澆帶，理論上寬度僅有100mm就可以了，為施工方便常取800～1000mm，但對于鋼筋連續的后澆帶，盡可能增大后澆帶的寬度。

（3）后澆帶保留時間為42～60d，一般為60d，這樣早期溫差和砼收縮完成30～50% 。

（4）材料：用高一等級的微膨脹砼封閉，并進行不少于15d的砼養護。

（5）位置：設在梁墻內力較小位置，后澆帶間距為30～40m。后澆帶可做成企口式，在澆砼前，必須鑿毛清理干凈。

4.1.3 加強水平鋼筋的配置。

應注意三個問題：（1）水平鋼筋保護層應盡可能小些；（2）防裂鋼筋的間距不宜太大，可采用小直徑鋼筋小間距的配筋方式；（3）考慮溫度收縮應力的變化加強配筋。第四，側壁受底板和頂板的約束，砼脹縮不一致，可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力，水平構造筋放在豎筋的外側，有利于控制墻體裂縫的發生。

4.2 材料方面

（1）水泥：宜用低水化熱、鋁酸三鈣含量較低、細度不過細，礦渣含量不過多的水泥。

（2）砂、石：宜用中、粗砂，含泥量不大于2%；石子宜用粒徑較大的連續級配、級配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。

（3）摻減水劑，以減少混凝土用水量。

（4）摻人微膨脹劑，配制成補償收縮混凝土，國內常用摻10%～15%UEA或l0%左右的AEA。

（5）摻用粉煤灰替代部分水泥，以降低水泥水化熱溫升。

4.3 施工方面

4.3.1 模板選用：對外露面積較大的混凝土墻體、氣溫變化劇烈的季節以及冬季不宜使用鋼模板。選用木模時，應充分濕潤，以利保濕和散熱。

4.3.2 砼應嚴格振搗密實，提高砼密實度。嚴格控制混凝土施工質量，盡量降低不均勻性。除控制混凝土制備和運輸中的質量外，還要注意混凝土澆筑時防止離析，振搗密實以免墻內出現薄弱面而產生裂縫。

4.3.3 落實好砼澆筑后的養護措施，盡量做好保濕保溫養護，應保持混凝土表面持續濕潤，既可使砼初期獲得更高的強度，還可減少砼的溫度應力與收縮應力，養護時間在14d以上。根據測溫記錄和氣象預報確定拆模時間，保證混凝土內外溫差不超過25℃，溫度陡降不超過10℃拆模后應注意覆蓋和及時養護。

4.3.4 降低室外溫差的影響。夏季施工時應盡量避免在烈日下澆筑樓板砼。降低砼的入模溫度。地板墊層上干鋪油氈作滑動層。地下室四周土要及時回填，且應分層夯實，既加強地下室頂板作為上部結構的嵌固部位，又可盡快避免室外溫度變化對側壁的影響。

5. 結束語

工程實踐表明，結構裂縫的發生的原因很復雜，也是不可避免的。如對建筑物抗裂要求過嚴，必將付出巨大的經濟代價?？茖W的要求應是將其有害程度控制在允許范圍內。這些關于裂縫的預測、預防和處理工作，統稱之為"建筑物的裂縫控制"。我國科技界和工程界正在不斷探索，有許多成功經驗值得借鑒。參考文獻

[1] 混凝土結構設計規范 GB50010-2002

[2] 王鐵夢 工程結構裂縫控制