地下室外墻施工裂縫產生原因淺析

鄒鳳明

（福建省閩南建筑工程有限公司）

地下室外墻施工裂縫產生原因淺析

鄒鳳明

（福建省閩南建筑工程有限公司）

本文對裂縫產生的部位類型進行分析，得出混凝土強度不一致及溫差收縮是產生裂縫的主要原因，提出了相應的解決措施作為后續地下室外墻混凝土施工的預防和指導依據。

地下室外墻裂縫；C60、C30、C45混凝土；快易收口網；HEA膨脹劑；防止措施

地下室外墻混凝土結構裂縫會嚴重影響其承載能力、防水性能和建筑的使用性能，特別是對地下室功能的使用將帶來不可估量的影響。因此地下室外墻混凝土結構如何控制裂縫已成為施工中的一個重要技術課題。本文以某工程的地下室外墻混凝土工程實例來指導防止混凝土裂縫的施工工藝。

1　工程概況

某工程，地下兩層，地上十三層，結構體系為鋼筋混凝土現澆框架剪力墻結構。地下室底板、室外頂板和外墻主體結構為防水混凝土，地下室外墻厚400mm，混凝土強度等級為C30P8，外墻柱混凝土強度等級為C60P8；基礎承臺及地下室底板、地下二層頂板混凝土強度等級為C30P8。

本次裂縫出現部位為地下二層部分外墻，裂縫總長約50m。外墻模板采用15mm厚膠合板，由于柱墻間混凝土強度級差較大，澆筑混凝土時在柱兩側1.0m處采用2層2mm厚快易收口網進行了封堵。出現裂縫外墻及柱混凝土澆筑時間為11月8日，11月16日外墻拆模后發現有豎向細微裂縫，18日外墻模板全部拆除后發現外墻內外均有較多細微縱向裂縫（縫寬0.1～0.3mm，縫長約500～1500mm），主要出現在墻柱混凝土設置的快易收口網分界處、各跨墻體中部范圍，18日后逐漸擴展，在各分塊墻體中部繼續出現，中間為豎向裂縫，兩邊為75°斜向裂縫，20日趨于穩定。

2　開裂原因分析

裂縫產生機理分析：裂縫在拆模后不久出現并擴展，本工程為沖孔樁承臺基礎，樁基各項檢測驗收合格，可以排除荷載及不均勻沉降的影響。從出現裂縫的時間及分布形式上分析，該地下室外墻裂縫屬于混凝土溫度和收縮變形裂縫。外墻混凝土澆筑后，兩側混凝土面有模板的制約，墻內混凝土水化熱處于有序散失的狀態。拆模后墻體外部散熱較快，內部散熱慢，墻體厚度方向溫差變化較大。模板拆除后混凝土表面的應力不受外部制約，自由分布。當墻體混凝土溫差變形、自然收縮變形受到墻體下部基礎的約束時，在混凝土中產生拉應力。當拉應力超過鋼筋混凝土抗拉強度時，外墻混凝土開始出現微裂縫。隨著拉應力的持續，在微裂縫V形裂口尖角處存在應力集中效應，裂縫將向墻體的豎向及內部擴展，形成可見裂縫，從而使墻體的拉應力得以釋放。

經現場論證分析，裂縫產生的主要原因有以下幾個方面：

（1）墻柱混凝土強度不同，柱為C60P8、墻為C30P8，混凝土強度級差較大；施工控制難度大，用快易收口網分隔控制不了水泥漿體的流失，導致易出現裂縫。

C60混凝土屬于高強混凝土，與中等強度C30混凝土相比，C60混凝土早期的收縮大，在凝結與硬化過程產生中將出現較大的收縮，而其后期收縮即干縮要比C30混凝土小。C60混凝土的水灰比為0.43，C30混凝土的水灰比為0.61，C60混凝土的水灰比相對較低。在水泥水化初期孔隙中充滿水分，隨著水泥水化消耗掉內部水分，混凝土內水泥石的毛細孔、凝膠孔就會越來越干燥，在干燥過程孔隙內失水產生凹液面，在水的表面張力作用下，凹液面會對孔隙產生收縮力，導致孔隙的體積收縮。凹液面的收縮力大小與孔直徑成反比，即孔隙越小，凹液面產生的收縮力越大，而C60混凝土中摻加的S95礦渣粉配合比為0.21遠大于C30混凝土中的0.13，礦渣粉的添加提高了混凝土的密實度，也就是降低了水泥石中的孔隙孔徑，這樣就增加了孔隙干燥過程中產生的收縮力，使自生收縮增大。由于兩種混凝土的水灰比及礦渣粉的摻量不一致，在快易收口網分隔處形成了事實上的施工縫，因混凝土抗拉強度較低，故導致兩者交接部位產生裂縫。

澆筑過程中，為滿足柱混凝土強度條件，施工采用快易收口網分隔柱墻混凝土。墻體混凝土采用泵送，柱混凝土采用料斗吊運；墻柱混凝土同時澆筑，且確保柱混凝土澆筑高度大于墻體混凝土澆筑高度500mm。在澆筑混凝土時，柱C60混凝土的水泥漿體從快易收口網中外滲到墻體混凝土中，導致柱混凝土的集漿比增高；而在澆筑墻體C30混凝土時，受柱混凝土流失的水泥漿體影響，墻混凝土的集漿比有所降低。在單位體積混凝土拌合物中，若保持水灰比不變，增加水泥用量，拌合物流動性會變大；但若水泥漿過多，則集料含量相對變小，達一定限度時會產生流漿現象，使混凝土拌合物粘聚性和保水性變差，同時也會影響混凝土的強度和耐久性。相反，若水泥漿體數量過少，不足以填滿集料間的空隙和包裹集料表面，則混凝土拌合物粘聚性變差。集漿比的變化易導致柱墻交接部位產生裂縫。

（2）混凝土配合比還不夠優化，混凝土中摻合料偏多、骨料偏少、坍落度偏大；外加劑YL為液體抗裂劑，對增加混凝土抗滲性能較好，不能增加混凝土抗裂性能。

本次澆筑混凝土配合比如表1～2。

地下室外墻配筋中豎向鋼筋為C16@200，水平向鋼筋為兩排C14@150，水平向配筋率為0.51％，滿足《混凝土外加劑應用技術規范》要求的0.4～0.6％。地下室柱C60混凝土的坍落度為160～200mm，屬于大流動性混凝土，易造成混凝土離析；且因混凝土泌水性大，易造成水泥漿體流失。混凝土中添加的YL抗裂劑是一種有機高分子混合乳液，其多種高分子有機化學成份均勻分散在混凝土中，作用于混凝土的水化、硬化的全過程，可有效地抑制并消除混凝土干燥過程中產生的龜裂紋；均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量抗裂因子起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水與集料的離析，從而使混凝土中直徑為50～100nm和大于100nm的孔隙的含量大大降低，可以極大地提高抗滲能力，抗滲能力提高50％以上。YL抗裂劑內部是一種均勻的多向支撐體系，有助于削弱塑性收縮時的應力，收縮能量被分散到每立方米上千萬個具有高抗拉強度而彈性模量相對較低的抗裂因子上，從而有效地增加了混凝土的韌性抑制了微細裂縫的產生和發展。同時，多角度支撐體系可以有效地阻礙骨料的離析，保證混凝土早期均勻的泌水性，從而在一定范圍內阻礙沉降裂縫的形成。在本工程中，墻柱混凝土強度等級相差較大，施工中外墻出現縫寬達到0.30mm的裂縫，超出了《混凝土結構設計規范》允許的最大裂縫寬度限值0.20mm，可見YL抗裂劑在兩種級差較大混凝土同時施工的交接部位抗裂性效果不明顯。

表1　C30P8混凝土配合比

表2　C60P8混凝土配合比

（3）混凝土養護方面不夠及時，澆水養護時間不夠。

從澆筑完成到開始拆模時間間隔為8d，當地11月平均氣溫在10℃以上，按《混凝土結構工程施工質量驗收規范》要求有抗滲要求的混凝土澆水養護不得少于14d。施工中，在模板拆除前是在墻體上口進行澆水養護，對墻體側面養護效果不理想；在模板拆除后，澆水次數有所增加，但局部混凝土可能處于干燥狀態，未保持足夠的濕潤時間要求。

3　后續改進措施

（1）混凝土攪拌站對混凝土配合比進行優化調整，控制好原材質量，適當降低摻合料用量，適當降低砂率，采用中粗砂，減小混凝土坍落度；考慮HEA膨脹劑是一種塑性期膨脹與硬化期膨脹的雙重效應，充分補償混凝土收縮，小摻量且兼有膨脹、減水、防滲、抗裂等復合功能的混凝土外加劑。它按一定比例摻入混凝土或砂漿中，可在限制的條件下產生膨脹應力，從而起到補償收縮，防止混凝土產生裂縫，提高混凝土抗滲能力的作用。外墻、外墻柱混凝土外加劑采用HEA膨脹劑，YL抗裂劑可在基礎底板、樓板中使用。

HEA膨脹劑等量取代混凝土中的膠凝材料，可在混凝土中建立微膨脹，減少混凝土的收縮，當配筋率為0.2～1.0％時，混凝土限制膨脹率為0.020～0.040％，在混凝土中建立0.2～0.7MPa的自應力，從而補償混凝土早期水化熱引起的溫度收縮和干燥收縮，提高混凝土的抗滲抗裂性能。其對混凝土的強度沒有不利的影響，反而能使混凝土的微結構更加致密，對混凝土后期強度的提高有利，并能使混凝土的粘結力提高20～30％。

（2）更改地下室外墻、外墻柱混凝土強度等級：經設計單位重新核算，地下室外墻未澆筑部分以后澆帶為界，墻、柱混凝土強度均調整為C45P8。調整后混凝土配合比如表3。

表3　C45P8混凝土配合比

（3）混凝土澆筑完成后及時澆水養護，抗滲混凝土養護時間不少于14d。

（4）墻體水平鋼筋由設計根據需要進行了調整。

4　調整后效果

通過采用優化后的配合比方案及加強混凝土澆筑后的養護，后續施工中的墻體中混凝土裂縫出現次數明顯減少，在后期149m長的外墻中只發現了一條長度為600mm的豎向細微裂縫。

5　裂縫的修補

采用鉆孔注漿法修補已出現裂縫的部位。在裂縫處理后按照設計要求底層防水采用涂刷三遍JS聚合物水泥防水涂料，面層防水采用聚乙烯丙綸合成高分子防水卷材，采用水泥膠粘法鋪貼。同時加強了對地下室外墻部位防水的施工質量的控制，確保了施工質量符合規范要求。

6　結語

地下室外墻的裂縫控制涉及設計、混凝土配比、外加劑、施工處理措施、養護等諸多因素。通過統一混凝土強度，采用HEA膨脹劑，延長混凝土養護時間，拆模后加強濕水養護都是減少混凝土裂縫產生的有效措施。

[1]《混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2011）.北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）.北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]《混凝土外加劑應用技術規范》（GB50119-2003）.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[4]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002，2011版））.北京：中國建筑工業出版社，2010，12，20.

TU755

A

1673-0038（2015）22-0078-02

2015-5-13