超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫防治淺析

劉衛(wèi)巍

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450009）

超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫防治淺析

劉衛(wèi)巍

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450009）

對超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進行分析，并從采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計、確定原材料含量、控制混凝土配合比、控制施工過程等方面提出可行的控制措施，使超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫問題得到有效控制。

地下室；超長結(jié)構(gòu)；裂縫成因；防治措施

隨著城市建筑規(guī)模向高層化、大型化發(fā)展，超長地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同形式的裂縫，這已經(jīng)成為目前普遍存在的問題。有的超長地下室甚至出現(xiàn)滲水、漏水等現(xiàn)象，影響其正常使用，因此怎樣減少、控制和避免超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生就成為很多施工單位經(jīng)常要解決的難題。

1　超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的原因

1.1水泥水化熱影響

水泥在硬化過程中自身會產(chǎn)生水化熱，而超長地下室結(jié)構(gòu)的表面積大，混凝土表面的溫度散失速度快，在混凝土中容易形成不均勻的溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力就越大。當溫度應力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會形成裂縫，嚴重時會形成貫通縫，對結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生不良影響。

1.2內(nèi)外約束條件的影響

混凝土在早期溫度上升時，產(chǎn)生的膨脹受到約束而形成壓應力；當溫度下降時，則產(chǎn)生較大的拉應力。另外，混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱的原因，中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區(qū)產(chǎn)生壓應力，在混凝土表面產(chǎn)生拉應力。若拉應力超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。

1.3外界氣溫變化的影響

超長地下室結(jié)構(gòu)屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，在施工階段常受氣溫影響。混凝土內(nèi)部溫度是由水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度三者的疊加。當氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度階梯，產(chǎn)生溫差和溫度應力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.4混凝土收縮變形的影響

混凝土的收縮變形產(chǎn)生裂縫主要是由于混凝土自身特性所引起的。砂石骨料的體積收縮是十分有限的，基本不會形成收縮裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)的整體收縮主要原因是水泥成分所致，水泥整體的收縮量又有諸多因素影響：水泥品種、用量和攪拌混凝土時所使用的混凝土配合比。

在一般的施工過程中，收縮裂縫常常在水泥剛剛發(fā)生水化時就伴隨凝結(jié)逐漸形成了，在有模板接觸的混凝土表面由于養(yǎng)護受到了模板的限制，收縮裂縫受到了外部約束力而沒有形成。當混凝土初期硬化具有了一定的抗壓強度時，收縮往往表現(xiàn)為混凝土的干縮。對于大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)而言，干縮的形成時間與溫度裂縫的形成時間幾乎是同時的。伴隨著混凝土結(jié)構(gòu)中自由水受到水化熱影響轉(zhuǎn)化為水蒸氣逸出混凝土外，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的濕度梯度。根據(jù)干縮濕脹的原理，濕度梯度同樣也會形成濕度應力。在此時如果混凝土不能得到及時的養(yǎng)護與保溫，干裂就會逐漸加重，混凝土結(jié)構(gòu)的毛細孔內(nèi)就會產(chǎn)生毛細收縮應力。濕度應力、溫度應力和毛細應力等幾種不利因素疊加在一起，就形成了混凝土表面的早期干裂現(xiàn)象。

2　超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的防治措施

2.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計

在超長地下室結(jié)構(gòu)設計時，首先采用合理的結(jié)構(gòu)布置，避免受力構(gòu)件的主要收縮方向與建筑物長向一致，盡量采用細鋼筋替代粗鋼筋，以減少裂縫的寬度。超長地下室屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土的含筋率較低，加筋只對一般混凝土結(jié)構(gòu)有影響。加筋后的大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫變得數(shù)目多，間距小，寬度與深度較小。鋼筋直徑細而間距密，可提高混凝土抗裂性。大體積混凝土除應滿足承載力和構(gòu)造要求外，還應增配承受因水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫開展的鋼筋，以構(gòu)造筋來控制裂縫，配筋率應在0.5%較為合適。為了避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應力集中，在結(jié)構(gòu)凹角、轉(zhuǎn)角和空洞處增設構(gòu)造加強筋。

2.2確定原材料含量

選用低水化熱水泥，可降低水泥水化時所產(chǎn)生的熱量，從而控制混凝土的溫度升高。試驗表明，用42.5礦渣水泥，可降低混凝土中水泥水化所產(chǎn)生的水化熱，并盡量采用同一廠家生產(chǎn)的同時期、同規(guī)格的產(chǎn)品，以保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

選擇合適的粗骨料，粗骨料中針片狀顆粒含量不大于15%，細骨料選用細度模數(shù)2.50左右的中粗砂。嚴格控制粗細骨料的含泥量，石子控制在1%以下，黃砂控制在2%以下。因為如果含泥量太大，不僅會增加混凝土的收縮，而且會引起混凝上抗拉強度的降低，對混凝土抗裂極為不利。

合理選用混凝土外加劑，可避免裂縫產(chǎn)生。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的外加劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、黏聚性和保水性，在降低用水量和提高強度的同時，還可能降低水化熱，推遲放熱高峰出現(xiàn)的時間。延遲了水化熱釋放速度，推遲放熱高峰，減少了溫度應力，并使初凝和終凝時間延緩2～4h，降低了大體積混凝土施工中出現(xiàn)冷縫的可能性，起到了減少水泥用量和早期微膨脹的作用，可以控制和減少裂縫。

2.3控制混凝土配合比

調(diào)整好商品混凝土的配合比，是控制混凝土收縮裂縫的有力保證。在常規(guī)配合比設計和優(yōu)選原材料的基礎上，進行抗裂配合比設計，可使混凝土除具有符合設計和施工所要求的性能外，還具有抵抗開裂所需要的性能。抗裂混凝土配合比中，水灰比不宜小于0.4，粗、細骨料的體積含量不宜小于0.7，體積砂率不宜大于0.41。在進行配合比設計時可遵循了以下原則：在滿足混凝土強度和工作性能的前提下，選擇最小膠凝材料用量，增大骨料體積；控制骨料的合理級配，減小骨料空隙率；選擇合適的水膠比，滿足強度和耐久性的要求，不過大或過小。

2.4控制施工過程

合理確定混凝土施工性能指標，坍落度不宜過大。加強混凝土澆筑，包括工人振搗的施工組織、管理等。

分層澆筑混凝土，利用澆筑面散熱，以減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。選擇澆筑方案時，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、混凝土的供應情況以及水化熱因素的影響。

加強混凝土振搗，消除混凝土內(nèi)部空隙，確保混凝土的高密實度。增加混凝土與鋼筋的黏結(jié)力，提高混凝土的強度，尤其要提高混凝土的抗拉強度。

采取覆蓋保濕養(yǎng)護措施。養(yǎng)護是防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施，應充分重視，制訂養(yǎng)護方案，派專人進行養(yǎng)護工作。混凝土澆筑完畢后，在12h之內(nèi)澆水覆蓋保濕養(yǎng)護。在14d養(yǎng)護期內(nèi)，派專人不間斷澆水養(yǎng)護，使超長地下室結(jié)構(gòu)始終處于濕潤狀態(tài)。

地下室頂板施工完畢后，可對較長時間外露部分采用封水或覆蓋等方式減少外界環(huán)境的影響。設計有后澆帶的地下室頂板，后澆帶澆筑時間宜選擇在頂板面覆土隱蔽前20d內(nèi)，盡可能減少整體結(jié)構(gòu)外露時間。

2.5盡早完成地下室側(cè)面土方回填

溫差效應始終存在于混凝土澆筑過程、養(yǎng)護過程及養(yǎng)護結(jié)束后。如果地下室外墻長期暴露在外，可能引起后期裂縫的產(chǎn)生。因此，應盡早組織驗收，完成地下室側(cè)面土方回填，減少溫差影響，控制裂縫生成。

3　結(jié)語

超長地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生是多方面的，其原因錯綜復雜。在超長地下室結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的控制中，要從結(jié)構(gòu)設計、施工原材料、施工方法等多方面著手，認真分析施工實際環(huán)境，采用對應的施工措施，以確保混凝土施工的質(zhì)量。