淺談地下室工程混凝土裂縫控制

■馮 鵬，郭 慶 ■武警后勤學院研究生管理大隊，天津 東麗區 300309

隨著經濟社會的發展，工程建設規模不斷增大，城市人口不斷增加。據推算，2050 年總人口將達到90 億，并將有70%的人口居住在城市［1］。城市建設用地的稀缺，促使人們加大了對地下空間的開發和利用。地下室若出現裂縫，既影響建筑使用，還會縮短結構整體使用壽命。而地下室裂縫的處理成本又十分高昂。所以，有效控制地下室工程裂縫，具有較大的技術經濟意義。

1 地下室混凝土裂縫成因分析

混凝土裂縫分為微觀裂縫和宏觀裂縫。實踐表明，未受力的結構依然存在微觀裂縫。地下室混凝土結構在荷載超過設計承載力時，就會產生裂縫［2］。

1.1 材料性能的因素

地下室結構使用的混凝土，水灰比高、砂率大、骨料粒徑小，其收縮較大。同時地下室中大體積混凝土構件較多，易產生較大的溫度應力，造成產生溫度裂縫。此外，外加劑、摻合料的種類、數量、時機不當都會降低結構抗裂性。

1.2 結構設計方面的因素

約束是產生結構變形裂縫的必要條件。根據約束應力的來源，約束可分外約束和內約束。地下室結構一般為全現澆結構，所受約束復雜，易形成較大的約束應力。墻板結構的幾何特性和構造鋼筋配置狀況等，是地下室外墻內約束產生的主要因素。地下室底板會對外墻板形成較強的外約束。當應力超過一定范圍造成裂縫后，若結構設計剛度過低，結構變形難以在一定范圍內自由伸展，則會加速裂縫發展。

1.3 施工方面的因素

首先，施工不當。如施工現場擅自注水，改變混凝土配合比，造成泌水，引起干縮裂縫。如果供料不及時，導致澆筑停歇時間超過終凝時間，或者主要結構部位模扳支撐不牢及拆模過早，使混凝土強度增長不足時負荷或變形過大，都會造成裂縫。此外現場施工中地下室澆筑，常常同時澆筑頂板梁和墻板，容易導致兩者連接處出現水平裂縫。

其次，振搗不當。錯誤的振搗方式會造成混凝土分層離析、表面浮漿，引起混凝土不均勻沉降收縮而致開裂。施工中常發現施工人員沒有及時進行二次振搗和多次抹壓，導致窄細的、淺表性裂縫不斷發展，最終造成貫穿性裂縫。

最后，養護不當。不正確的現場養護方式是引起混凝土收縮開裂的重要原因，常見情況有:(1)澆筑后，混凝土起始養護不及時，表面水分蒸發較快，進而發生收縮開裂。(2)養護的時間過短。部分施工單位為縮短工期壓縮養護時間，造成干縮裂縫。

2 裂縫控制措施

地下室混凝土結構的裂縫控制，應從結構構造、材料選擇、后期養護等多方面入手，涵蓋混凝土施工各個環節。

2.1 構造方面的措施

構造方面控制裂縫主要是通過控制結構約束，達到提高混凝土抗裂性能的目的。

首先，增配構造鋼筋。根據理論推導和實踐經驗，在地下室結構中轉角、轉折處等特殊位置適當增添構造鋼筋，能對混凝土的塑性變形產生一定約束，減少混凝土內應力，從而有效防止混凝土裂縫的發展。一般來說，配筋率在0.2%～1%之內，對裂縫的控制效果隨配筋率的增加而提升。

其次，加強地基處理。地下室工程中，對地基的處理主要為改善約束條件。若地基是堅硬的基巖，可考慮在基礎和基巖之間鋪設滑動層，在垂直面的鍵槽部位鋪設緩沖層。當地基為軟土層時，建議采用砂墊層。

最后，在施工中設置后澆帶和膨脹帶。后澆帶本質上是一種變形縫，在施工期間臨時設置可減小已澆筑混凝土的溫度和收縮應力。一般來說，伸縮后澆帶保留40～60 天，沉降后澆帶應等到建筑物沉降基本完成后開始設置。后澆帶應貫通整個結構，貫穿其中的鋼筋應加強保護。為了保證結構整體性，澆筑材料可考慮使用適量微膨脹混凝土或加入膨脹劑。膨脹劑能夠補償混凝土的干燥收縮，減少混凝土由于收縮產生的的收縮應力，有效地降低混凝土的收縮裂縫產生的可能性［3］。對于膨脹帶，可沿底板和側墻中央設置。帶寬一般為2m，兩側采取隔離措施。施工時，帶外一側先用摻量為8%～10%的微膨脹混凝土，澆筑加強帶改用摻量為10%～12%的同種混凝土，其強度要比兩側提高一個等級。

2.2 材料方面的措施

材料方面的控制措施，重點是降低水化熱，減小混凝土的收縮。

在水泥選擇上，應以水化熱作為主要控制指標，降低溫度應力，也可通過加入粉煤灰等摻合料，改良混凝土性能。在骨料選擇上，應選用連續級配的骨料，粗骨料應熱膨脹系數較小、粒徑較大，含泥量低于1%，細骨料宜選用級配良好，渾圓的中粗砂，細度模數宜在2.6～3.2之間。此外，選用合適的減水劑和緩凝劑可節省水和水泥用量，同時提高混凝土抗滲性，延緩水泥水化放熱速度，有利于地下室混凝土施工。

2.3 施工方面的措施

首先，應降低泵送混凝土出機及澆筑溫度。降低混凝土出機溫度，可在骨料入機時加冰塊等進行預冷，并在骨料堆場架設遮陽裝置。通常情況下，混凝土的最高澆筑溫度應小于40℃，以防止溫度過高導致較大的冷縮和干縮。澆筑混凝土應盡量安排在下午或夜間澆筑，預冷骨料，防止日曬。

其次，規范混凝土的澆筑與振搗。施工上建議采用分次投料的攪拌工藝，提高其拌合物勻質性，增強其強度和耐磨性［4］。混凝土應進行二次振搗，增強混凝土密實度和抗拉強度。并在終凝前再進行二次抹壓，應以混凝土表面重新出微漿或水印為標準，避免混凝土在終凝前因塑性收縮而產生的裂縫和局部不實的現象。

2.4 混凝土養護措施

混凝土水化反應的最終結果是強度的增長，而提供良好的溫度和濕度環境，是混凝土養護工作的本質。

對于潮濕養護，可采取的措施是表面淋水，覆蓋如塑料薄膜等材料，防止水分蒸發。但剛澆筑完畢的混凝土應等水化熱峰值回落時再灑水，避免混凝土表面溫度驟然降低，導致早期收縮裂縫。潮濕養護至少持續兩周以上。保溫養護主要目的是提供適宜混凝土硬化反應的溫度條件。養護時可在結構表面或四周模板外覆蓋保溫材料如濕砂、鋸末、草袋或草墊、塑料薄膜材料進行養護。保溫養護的時機要把握好，如果氣溫較低，混凝土澆筑后就應立刻進行，而氣溫較高的情況下如在夏季，則最好在混凝土溫度開始下降后進行。

3 工程實例

3.1 工程概況

煙臺某干部培訓基地一期工程，位于煙臺市高新區。總建筑面積38689.76m2，其中地下面積4813.12m2。地下一層，地上24 層，總高度92.4m，建筑采用框架結構。

主樓地下室總長78.20m，總寬67.4m，層高5.7m，基礎形式為樁基承臺，C40 底板500mm 厚、承臺1500mm 厚，地下室外墻板厚400m，頂板厚250m。地下室均采用p6 抗滲混凝土。外墻水平配筋為雙層Φ16@150，配筋率為0.56%。

本工程選用P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，標準稠度為28.4%，細度為0.6%，設計水泥用量410kg/m3，實際用量430kg/m3。

3.2 裂縫控制分析及措施

由于本工程地下室混凝土澆筑后外側墻板底部約束力較大，加上混凝土溫度變形和收縮變形而導致混凝土出現裂縫，故需加強對混凝土原材料及配合比、澆筑振搗等施工技術等方面的控制。

首先，材料方面。在保證混凝土設計齡期強度的前提下，該工程堅持了盡量減少水泥用量、水灰比、砂率，降低水化熱等原則。本工程選用中砂，減少了水泥用量和用水量，提高了混凝土的和易性，有利于混凝土的抗裂。側板所用砂細度模數2.7II 區中砂，底板細度模數2.9II區中砂，符合要求。混凝土砂率為40%。石子采用的是連續級配石灰巖碎石，粒徑為5～31.5mm，含泥量底板為0.6%，側墻為0.7%，均符合要求且性能良好。選用二級粉煤灰作為摻合料，摻量為43kg/m3，可使混凝土的水化熱進一步降低。

其次，施工方面。本工程留設兩條后澆帶，后澆帶貫通底板、側墻及頂板，寬度均為800mm。地下室混凝土澆筑分兩個階段。第一階段按底板、混凝土柱、側墻的順序澆筑。第二階段澆筑側墻、頂板及梁。澆筑前處理好施工縫:清理表面雜質，鑿毛表面，澆水沖洗后加漿，再澆筑?；炷恋恼駬v使用5 臺棒式振搗器，在澆注斜面上連續振搗。在混凝土初凝前，在表面用平板振動器進行了二次振搗。并在混凝土終凝前再進行二次抹壓。

此外，本工程地下室基礎混凝土澆筑量就達2500m3。為此，施工現場準備了兩臺泵車，以中央后澆帶為界，東西分區同步澆筑。同時，多臺運料車不間斷供應混凝土，盡最大可能縮短混凝土出料時間。

最后，養護方面。地下室底板澆筑完畢，用濕草墊覆蓋養護。在春節假期無工人時，施工單位決定將墻體、頂板及梁不拆模覆蓋草墊保溫。復工后，施工方每天使用噴淋器進行潮濕養護地下室混凝土。

3.3 效果分析

經過數次現場勘查及實驗，該地下室工程混凝土結構外觀、強度等方面均符合要求，證明裂縫的控制措施起到了良好的效果。但結構上某些部位出現裂縫。

首先，底板某些部位出現龜裂狀的微小裂縫，對結構并無影響，可以忽略。其次，在南北墻體內側發現裂縫。南側內墻體裂縫數量較多，裂縫斜交于長度方向，自頂板往下間隔數米分布，寬度小于0.2mm。北側內墻較少。經現場專業人員分析，此裂縫屬于淺表性裂縫，產生原因主要是澆筑后潮濕養護不到位，墻體收縮變形，但對結構使用功能及安全性影響不大。

4 結束語

控制地下室混凝土工程裂縫是一項綜合性的課題，它涉及工程從設計到竣工的各個環節，但它又是有規律、有重點的。本文從構造、材料、施工、養護四個環節提出了地下室混凝土裂縫的控制措施，結合實際工程實例，證明提出的裂縫綜合控制技術是有效的。

［1］王波.城市地下空間開發利用的探索與實踐［D］.北京:中國地質大學，2013.5.

［2］杜文天.大型地下室裂縫產生機理分析及處理措施探討［D］.杭州:浙江工業大學，2010.12.

［3］王新虎.大體積混凝土的溫度控制及施工工藝研究［D］.北京:中國石油大學，2011.5.

［4］秦昉.水泥混凝土投料攪拌工藝及其影響試驗研究［D］.西安:長安大學，2013.4.