地下室外墻及樓板早期裂縫產(chǎn)生的原因及處理措施

盧 剛

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

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地下室外墻及樓板早期裂縫產(chǎn)生的原因及處理措施

盧 剛

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

探討了混凝土溫度應(yīng)力對(duì)裂縫的影響，結(jié)合某地下室外墻與樓板裂縫的產(chǎn)生形式，分析了裂縫發(fā)展的原因及機(jī)理，提出了預(yù)防裂縫產(chǎn)生和已有裂縫的處理方法，從而降低裂縫產(chǎn)生的概率。

混凝土，表面裂縫，溫度應(yīng)力，地下室外墻

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，建筑工程領(lǐng)域?qū)ㄖ┕べ|(zhì)量的要求也不斷提高。混凝土澆筑完畢后易在混凝土表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，其表面裂縫影響外觀質(zhì)量及混凝土構(gòu)件的耐久性，內(nèi)部裂縫影響混凝土構(gòu)件的承載力，如何能避免或減少表面裂縫及內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，是建筑工程施工人員關(guān)心的話題?；炷翝仓戤吅?，由于受自身水化反應(yīng)影響及外界環(huán)境溫度影響，易使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生膨脹或收縮，當(dāng)混凝土材料所受的溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土構(gòu)件易在受力較為薄弱或截面較小位置開裂，從而產(chǎn)生相應(yīng)的溫度裂縫及收縮裂縫。

當(dāng)所澆筑的混凝土構(gòu)件長度越長時(shí)，混凝土產(chǎn)生的溫度及收縮應(yīng)力也越大，從而產(chǎn)生開裂的概率也越大。但在澆筑跨度較大的構(gòu)件或長度較長的構(gòu)件時(shí)，不能在構(gòu)件中部設(shè)置伸縮縫，而為達(dá)到溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力的釋放，需采用后澆帶的方法，將上述應(yīng)力進(jìn)行釋放。在混凝土結(jié)構(gòu)中使用后澆帶的臨時(shí)釋放應(yīng)力的方法，可避免結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)永久性分隔縫的現(xiàn)象。但在部分工程實(shí)例中，由于混凝土拌合物的早期應(yīng)力過大，盡管設(shè)置后澆帶，但由于后澆帶的位置設(shè)置的不當(dāng)，從而造成在混凝土構(gòu)件中依然存在溫度應(yīng)力的現(xiàn)象。因此本文結(jié)合相關(guān)的工程案例及溫度應(yīng)力下混凝土構(gòu)件開裂的理論結(jié)合進(jìn)行分析，并研究處理類似溫度裂縫的相應(yīng)方法。

1 工程概況

某工程為地下1層、地上32層的框剪結(jié)構(gòu)辦公綜合樓，建筑總高度約為83 m。該樓地下1層層高6.2 m，地下1層外墻為混凝土剪力墻，東西向長約180 m，南北向長約20 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40P6抗?jié)B混凝土。設(shè)計(jì)圖紙中，該樓地下1層位置共有一條后澆帶及兩條施工縫，施工時(shí)均為按圖施工。地下1層混凝土外墻澆筑時(shí)間為2014年8月～9月，澆筑時(shí)使用連續(xù)澆筑法進(jìn)行澆筑施工，澆筑完成后對(duì)其進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)。澆筑完成一周后進(jìn)行拆模，自9月15日至9月20日左右，該樓所澆筑的混凝土外墻及樓板等部位開始出現(xiàn)裂縫，且裂縫數(shù)量逐漸增多，多數(shù)剪力墻及樓板的自然軸線間距內(nèi)的裂縫數(shù)量從兩條左右發(fā)展至十條左右，裂縫發(fā)展后的最大寬度約為0.2 mm，裂縫的發(fā)展形態(tài)多數(shù)為中間寬、上下窄。

2 裂縫發(fā)展原因分析

施工項(xiàng)目部了解到該樓出現(xiàn)的情況后，隨即委托第三方檢測機(jī)構(gòu)對(duì)地下1層外墻中出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行原因分析檢測，得到裂縫產(chǎn)生的因素及原因。

2.1 開裂因素

1)澆筑混凝土?xí)r正值夏季，白天溫度較高，且剪力墻模板受溫度及日曬影響，導(dǎo)致混凝土入模溫度較高，且澆筑時(shí)施工方也并未對(duì)混凝土及模板進(jìn)行降溫處理；

2)澆筑時(shí)所使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，混凝土中的水灰比較小，且運(yùn)輸過程中由于室外溫度較高，混凝土拌合物中的水分散失嚴(yán)重，導(dǎo)致混凝土拌合物中的水灰比進(jìn)一步減小，導(dǎo)致混凝土內(nèi)產(chǎn)生的水化熱更大；

3)施工方對(duì)剪力墻澆筑完成后隨即對(duì)混凝土梁板進(jìn)行澆筑，導(dǎo)致地下1層內(nèi)部形成一個(gè)封閉的獨(dú)立空間，日曬所產(chǎn)生的高溫及混凝土自身水化熱的擴(kuò)散，導(dǎo)致室內(nèi)熱量向外散失較慢；

4)盡管養(yǎng)護(hù)時(shí)，施工方分配專人對(duì)所澆筑的混凝土進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，但由于室外溫度及日曬時(shí)間較長，混凝土表面的水分散失較快，因此不能保證混凝土構(gòu)件的多數(shù)表面在養(yǎng)護(hù)期間長時(shí)間處于潮濕狀態(tài)。

2.2 開裂原因及機(jī)理分析

王鐵夢的研究得到混凝土任意時(shí)間的收縮應(yīng)變與時(shí)間及其他因素的關(guān)系如下：

εy(t)=3.24×10-4·M1·M2…Mn·(1-e-bt)。

其中，εy(t)為任意時(shí)間下的應(yīng)變值；t為澆筑后時(shí)間，d；b為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般情況時(shí)取值為0.01，養(yǎng)護(hù)條件較差時(shí)為0.03；M1·M2…Mn為非標(biāo)準(zhǔn)條件下的修正系數(shù)。

經(jīng)過計(jì)算，得到該地下室混凝土澆筑后第25天時(shí)的收縮應(yīng)變值為1.64×10-4，收縮當(dāng)量溫差通過計(jì)算為16.4 ℃。混凝土的絕熱升溫可通過Tmax=WQ0(1-e-mt)/Cγ計(jì)算得到。一般情況下，混凝土內(nèi)部的水化熱產(chǎn)生量最大的時(shí)間為混凝土澆筑后3 d，因此此時(shí)的Tmax=35.8 ℃。混凝土澆筑完成后，構(gòu)件兩側(cè)的水化熱散失較快，而混凝土中部的水化熱散失速度較慢，此時(shí)混凝土構(gòu)件內(nèi)的水化熱分布狀態(tài)呈拋物線形，混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差值達(dá)14 ℃，小于混凝土的絕熱升溫的溫差。根據(jù)調(diào)查得到，該批次混凝土澆筑時(shí)的室外溫度為25 ℃，出現(xiàn)裂縫時(shí)當(dāng)天的室外溫度為17 ℃，外界溫度相對(duì)降低了8 ℃?；炷恋木C合溫差為室內(nèi)外溫差與收縮當(dāng)量溫差及均勻溫差的累加而得到，根據(jù)計(jì)算得到該地下室外墻中的綜合溫差為37.4 ℃。

3 處理方法

由于這些裂縫屬于溫度變形裂縫，且多數(shù)為表面裂縫，若不對(duì)其進(jìn)行處理易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部鋼筋提前銹蝕，不能起到良好保護(hù)層的作用，影響混凝土構(gòu)件乃至混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。因此鑒于上述機(jī)理，第三方檢測單位與相應(yīng)的加固處理公司為此類裂縫提供了相應(yīng)的處理方法[2-4]：

1)由于地下室外墻中出現(xiàn)的溫度應(yīng)力裂縫數(shù)量較多，因此宜采用新型雙組分溶劑型聚氨酯防水涂料在地下室外墻的內(nèi)外側(cè)進(jìn)行涂刷，避免水分進(jìn)入混凝土內(nèi)部影響混凝土構(gòu)件的耐久性；

2)對(duì)地下室外墻及樓板開裂處粘貼150mm寬滌綸布條，粘貼完畢后在滌綸布條表面及接縫處繼續(xù)涂抹聚氨酯防水涂料進(jìn)行加強(qiáng)處理；

3)對(duì)墻板的施工縫位置如第二條所述粘貼300mm寬的滌綸布條，并對(duì)其表面涂抹聚氨酯防水涂料，做相應(yīng)的加強(qiáng)處理；

4)對(duì)地下室外墻中支模時(shí)留下的穿墻螺栓孔，使用100mm×100mm寬的滌綸布條進(jìn)行上述加強(qiáng)處理；

5)針對(duì)墻板中裂縫寬度大于0.2mm的裂縫進(jìn)行開鑿填縫處理，開鑿寬度約20mm，開鑿深度約15mm，使用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行填補(bǔ)密封，填補(bǔ)后依然采用150mm寬的滌綸布條進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)處理。

自該樓2015年建成后使用至今，地下1層外墻及樓板裂縫并未繼續(xù)發(fā)展，且未再出現(xiàn)新裂縫，也并未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，證明上述處理有效。

4 預(yù)防措施

地下室外墻中往往設(shè)置附墻柱，因此在對(duì)該部位進(jìn)行施工時(shí)，預(yù)留后澆帶會(huì)增加施工的難度及防水的效果。后澆帶一般用于具有較大的柔性水平柱的框架結(jié)構(gòu)中，而針對(duì)具有防水功能的地下室外墻則不適用。

公式σmax=-Eat證明：混凝土構(gòu)件中的最大應(yīng)力與構(gòu)件長度無關(guān)，因此最大應(yīng)力與混凝土構(gòu)件的伸縮縫間長度也無關(guān)。本工程直接的驗(yàn)證了該公式的正確性，說明混凝土構(gòu)件中的最大應(yīng)力與約束有關(guān)，而本工程中的附墻柱與基礎(chǔ)底板的連接屬于剛性約束，且接近于理想約束，以至于地下室外墻出現(xiàn)大量的收縮裂縫。因此附墻柱的應(yīng)用，不僅不能阻止裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，相反會(huì)產(chǎn)生大量的收縮裂縫。細(xì)微裂縫的產(chǎn)生，不會(huì)對(duì)構(gòu)件的耐久性、防水性及承載力造成影響，相反還起到了應(yīng)力釋放的效果，使之使用期間處于穩(wěn)定狀態(tài)。

對(duì)地下室進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，往往是通過一體式進(jìn)行澆筑，造成地下室成為相對(duì)獨(dú)立的密閉空間。澆筑完混凝土后，地下室內(nèi)混凝土的水化熱及相對(duì)濕度散失較慢，且遠(yuǎn)高于室外的混凝土，易導(dǎo)致地下室內(nèi)部混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫，待室內(nèi)外溫差較大時(shí)，又使表面收縮裂縫變?yōu)樨灤┝芽p。因此當(dāng)條件允許時(shí)，宜將地下室外墻與樓板分別進(jìn)行澆筑，相對(duì)減少地下室混凝土內(nèi)部水化熱的產(chǎn)生量，減小裂縫產(chǎn)生的概率。或采取相應(yīng)的通風(fēng)措施，將地下室內(nèi)部的熱量與水蒸氣進(jìn)行抽排，達(dá)到降低室內(nèi)溫度及濕度的效果。

高溫下澆筑混凝土所產(chǎn)生的裂縫概率遠(yuǎn)高于低溫下澆筑，因此當(dāng)夏季進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，宜將澆筑時(shí)間設(shè)定為夜間施工，以減小因相對(duì)溫差比較大而導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫的概率。

5 結(jié)語

通過對(duì)某工程中地下室外墻及樓板中出現(xiàn)的裂縫原因及機(jī)理進(jìn)行分析，得到對(duì)此類裂縫的處理措施，并提出減小此類裂縫產(chǎn)生的概率的具體措施及原因，為以后地下室混凝土工程施工提供相應(yīng)的技術(shù)參考。

[1] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 蘭碧清.地下室底板大體積混凝土溫度裂縫控制[J].廣東建材,2017(1):35-37.

[3] 郭進(jìn)平.超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫及控制技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2016(17):146-147,150.

[4] 陳雅靜.大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2016(17):25-26.

Causes and treatment measures of early cracks in basement wall and floor

Lu Gang

(ShanxiSijianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper explores the influence of the concrete temperature stress on cracks, analyzes the reasons and mechanism for the crack development by combining with the formation of the cracks on external walls and floors of some basement, and points out the treatment to prevent the cracks and the development of the existing crack joints, so as to lower the changes of the cracks.

concrete, surface crack, temperature stress, external walls of basement

1009-6825(2017)14-0089-03

2017-03-06

盧 剛(1978- )，男，工程師

TU755.7

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