地下室大體積混凝土裂縫的預(yù)防與控制

周根全

（浙江瑞峰建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310015）

1 前言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下室的工程越來(lái)越多。但地下建筑的施工卻遇到一些問(wèn)題，因地下防水的需要，地下室的混凝土一般為抗?jié)B混凝土，而由于地下室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，很容易產(chǎn)生混凝土裂縫。地下室大體積混凝土有如下特點(diǎn)：(1)混凝土強(qiáng)度高，水泥用量大，因而收縮變形大；(2)幾何尺寸大，內(nèi)部熱量積聚迅速，溫升快，而外部卻散熱快，易形成高溫差；(3)工程量大，施工連續(xù)性強(qiáng)，不易控制。

本文通過(guò)對(duì)杭州慶春路某工程地下室共一層建筑面積10600 平米大型地下室的施工技術(shù)和措施的分析、研究和相關(guān)原理的應(yīng)用進(jìn)行一些總結(jié)，以期能為類似施工項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)和幫助。

1 產(chǎn)生裂縫的原因以及影響

1.1 溫差的形成及其影響在混凝土結(jié)構(gòu)中，引起溫度變化的熱量主要源于水泥的水化熱。高層建筑的地下室（基礎(chǔ)）很多采用了大體積混凝土澆灌。大體積混凝土內(nèi)部由于水泥水化產(chǎn)生的熱量無(wú)法向外傳播散熱，致使內(nèi)部溫度升高，而外層的混凝土由于散熱較快與環(huán)境溫度相差不大，形成內(nèi)高外低的溫差，當(dāng)內(nèi)外溫差大于等于25℃時(shí)，溫度應(yīng)力就會(huì)突破混凝土約束應(yīng)力，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。該裂縫會(huì)逐漸發(fā)展，甚至是穿透性的。

地下室大體積混凝土基礎(chǔ)中，混凝土強(qiáng)度級(jí)別較高（一般都高于C30），水泥用量大，因此混凝土在初凝過(guò)程中會(huì)有大量水化熱產(chǎn)生。混凝土是熱的不良導(dǎo)體，又由于地下室底版幾何尺寸巨大，這些熱量不易及時(shí)排出而積聚，導(dǎo)致了其內(nèi)部溫度迅速升高（最高時(shí)可達(dá)70～80℃）。相反，在構(gòu)件表面，則由于散熱條件良好，溫度保持較低水平，這樣就出現(xiàn)了內(nèi)外溫差。這種相對(duì)的"內(nèi)脹外縮"對(duì)混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)它超過(guò)混凝土拉伸極限1～1.5×10-4，裂縫就產(chǎn)生了。

1.2 混凝土收縮變形及其影響(1)化學(xué)收縮?；炷劣不^(guò)程中，水泥要發(fā)生一系列化學(xué)變化，稱之為水化，但水化生成物體積比反應(yīng)前物質(zhì)總體積要小，這種收縮，我們稱之為化學(xué)收縮；(2)混凝土的干收縮。干收縮是由于混凝土內(nèi)部吸附水蒸發(fā)引起凝膠體失水產(chǎn)生緊縮，混凝土的干收縮取決于周圍環(huán)境的濕度變化。在大體積混凝土中，當(dāng)這種收縮由于內(nèi)外環(huán)境不一致而使混凝土構(gòu)件表面拉應(yīng)力超過(guò)其拉伸極限時(shí)，導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。干燥收縮主要是混凝土在硬化過(guò)程中表面水分蒸發(fā)過(guò)快、水泥石干燥收縮造成的。現(xiàn)在城市的工程一般都采用商品混凝土，商品混凝土為了保證其流動(dòng)性及和易性，水泥用量較多，單位用水量大，砂率高，使混凝土產(chǎn)生干縮裂縫的可能性大增。這種裂縫較小，大部分呈網(wǎng)狀。

1.3 地基的不均勻沉降及其影響基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是工程地質(zhì)勘察報(bào)告。任何一個(gè)地質(zhì)勘察，其結(jié)果都是近似的。當(dāng)設(shè)計(jì)假設(shè)模型與地質(zhì)實(shí)際不符等情況出現(xiàn)時(shí)，都很可能出現(xiàn)不均勻沉降。同時(shí)，由于上部建筑物荷載不同，也產(chǎn)生不均勻沉降。這種不均勻沉降對(duì)混凝土就產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土極限拉伸值時(shí)，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。這種裂縫一旦出現(xiàn)則比較嚴(yán)重，可能危及安全和使用等功能。沉降收縮裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土澆搗后，骨料顆粒沉落，水分上升，受到鋼筋、予埋件、或大的粗骨料阻擋，而使混凝土互相分離，使混凝本身組成的材料沉落不均造成開(kāi)裂，該裂縫為中間寬、兩端窄的水平裂縫，多產(chǎn)生鋼筋密集、截面變化較大的部位。

2 采取措施

2.1 控制混凝土選材和配合比，摻加外加劑，減少水泥用量和用水量，降低水化熱和收縮變形。普通硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度高但水化熱大；礦渣水泥雖然比普通水泥比熱低，但泌水、干縮現(xiàn)象嚴(yán)重，且后期硬化收縮也大；火山灰水泥后期收縮較大，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也不合算。通過(guò)比較我們選擇了粉煤灰水泥。

另外，我們還采用了外加劑LN-800N 和膨脹劑HEA，這在相當(dāng)程度上減低水灰比和水泥用量降低了水化熱，也使混凝土得到補(bǔ)償收縮。

2.2 調(diào)整鋼筋配置方案，增設(shè)溫度傳遞分布筋，將混凝土內(nèi)部熱量及時(shí)傳遞出來(lái)，防止內(nèi)部熱量積蓄。

在配筋設(shè)計(jì)上，建議設(shè)計(jì)院在配筋率不變情況下，采用上下皮配筋差異方案，即底皮鋼筋在無(wú)柱板帶上無(wú)論縱橫都采用Φ25@150，在有柱板帶處上下皮筋均采用Φ25@130。由于混凝土有1米厚，考慮到散熱速度，我們?cè)诘灼や摻詈晚斊や摻钪g設(shè)置了Φ25，溫度分布筋，每平方米1 根，上下采用搭接焊，將原來(lái)Φ28@200配筋方案徹底放棄了。這種上下錯(cuò)位分布，減小鋼筋直徑，加密鋼筋間距在一定程度上緩和了混凝土收縮，上下搭接的的連通鋼筋能快速把中間熱量傳遞出來(lái)，減小裂縫產(chǎn)生的比例。

2.3 合理設(shè)置后澆帶，減少早期不均勻沉降、放松約束程度。

不均勻沉降主要由地基地質(zhì)和上部建筑荷載不一引起，由于地下室面積大，我們?cè)谥鳂桥c輔樓相交接的位置設(shè)置了3 條后澆帶。同時(shí)，由于主樓地下室沿邊狹長(zhǎng)，我們?cè)谙鄳?yīng)位置設(shè)置了后澆帶，這樣，有效地減少了工程早期可能不均勻沉降所產(chǎn)生的裂縫，也對(duì)整個(gè)底版放松了約束，同時(shí)還減少混凝土澆筑長(zhǎng)度引起的蓄熱量，減少溫度應(yīng)力，對(duì)裂縫的預(yù)防和控制擴(kuò)展起到了相當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>

2.4 采取措施加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，防止出現(xiàn)較大溫差。

施工（底板混凝土澆筑）控制在4月底完成，避開(kāi)了暴曬和炎熱天氣。在養(yǎng)護(hù)上，我們從澆筑完開(kāi)始，配4個(gè)專人養(yǎng)護(hù)，輪流值班。為了保證已澆好混凝土表面散熱速度不至于過(guò)快，在其表面我們鋪蓋了草袋，并在草袋上再蓋上尼龍薄膜，保持混凝土表面濕潤(rùn)，使之緩緩降溫，將養(yǎng)護(hù)期延長(zhǎng)至15 天。

2.5 溫度裂縫的預(yù)防措施

大體積混凝土澆筑應(yīng)在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行；優(yōu)先采用水化熱較低的水泥；在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)的前提下，使用適當(dāng)?shù)木從郎p水劑，減少水泥用量、降低水灰比，以減小水化熱；摻用外摻料，如摻用粉煤灰，不僅可取代部分水泥，減少水用量，還可改善混凝土的可泵性等；控制混凝土的入模溫度，例如防止太陽(yáng)直接照射砂石料，向骨料噴水（井水更好），加冰塊冷卻原材料等；在澆筑時(shí)采用分層澆筑，控制澆筑厚度和進(jìn)度，以利散熱；合理地設(shè)置后澆帶；控制澆筑溫度，如澆筑混凝土?xí)r投入適量毛石、蠻石（粒徑達(dá)150mm 的大骨料），以吸收熱量，并節(jié)約部分混凝土材料，但在這種混凝土中，"毛石塊"不應(yīng)大于總體積的20%～30%；預(yù)埋冷卻水管，用循環(huán)水降低混凝土的溫度，進(jìn)行人工導(dǎo)熱。循環(huán)水是通過(guò)管道系統(tǒng)泵入的，以井水為最好；澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行覆蓋保溫，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；模板可減緩混凝土表面散熱，減小混凝土內(nèi)外溫差，從而減少混凝土的溫度裂縫，因此在混凝土澆筑完畢后，不要急于拆模，最好7d 后拆模。

2.6 干縮裂縫的預(yù)防措施

選用收縮量較小的水泥，盡量采用中低熱水泥或粉煤灰水泥；混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大，干縮越大，因此在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量控制好水灰比的選用，同時(shí)摻加合適的減水劑，減少水的用量；外加劑與摻合料應(yīng)選擇得當(dāng)，應(yīng)選擇收縮小的外加劑與摻合料；避免雨中澆筑混凝土；做好早期的養(yǎng)護(hù)，及時(shí)地保溫、保濕；混凝土澆筑完畢后不要急于拆模。

2.7 沉降收縮裂縫的預(yù)防措施

在滿足泵送和澆筑的前提下，嚴(yán)格控制混凝土的單位用水量，盡可能減小混凝土塌落度；摻加適量的外加劑改善混凝土性能；控制混凝土攪拌時(shí)間，防止攪拌時(shí)間不均勻造成混凝土前后物理性能相差較大；加強(qiáng)混凝土的搗實(shí);在澆筑過(guò)程中下料不能太快，防止混凝土堆積而造成振搗不充分；對(duì)于斷面相差大的結(jié)構(gòu)物，先澆灌較大、較深的部位，置2-3 小時(shí)，然后與較薄斷面一起澆灌；進(jìn)行第二次壓抹或初凝前進(jìn)行二次振搗。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)地下室混凝土裂縫的產(chǎn)生原因分析，可知混凝土裂縫的產(chǎn)生可以控制和預(yù)防的，具體施工中還要靠施工術(shù)人員多觀察、多比較，出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，采用多種預(yù)防處理措施，對(duì)混凝土裂縫實(shí)施有效控制，提高混凝土施工技術(shù)水平，保證工程質(zhì)量。

[1]吳喜峰.混凝土裂縫的預(yù)防與處理[J].內(nèi)江科技，2007(11)：122-123.

[2]陳進(jìn)喜.淺談混凝土裂縫的形成原因及其控制對(duì)策[J].中小企業(yè)科技，2007(10)：244-245.