大體積地下室混凝土剪力墻裂縫控制技術(shù)

馬康兵

（臨沂天元混凝土工程有限公司，臨沂276000）

1 前言

建筑結(jié)構(gòu)物大體積混凝土包括基礎(chǔ)底板、承臺及空中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層等混凝土結(jié)構(gòu)工程的說法是工程技術(shù)管理人員普遍接受的，而對于墻體結(jié)構(gòu)這類廣義的“大體積混凝土”所涉及的問題往往被忽視。我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《大體積混凝土施工規(guī)范》[1]對大體積混凝土的定義是：“混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土?！蓖瑫r(shí)在與大體積混凝土相關(guān)施工要求中，也將內(nèi)部最高溫度與表面溫度之差不能高于25℃作為大體積混凝土溫度控制的要求。日本建筑學(xué)會對大體積混凝土的定義：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。”因此混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級較高的剪力墻裂縫控制應(yīng)按照大體積混凝土范疇考慮。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近代建筑規(guī)模日趨宏大，超長、超寬、超厚結(jié)構(gòu)都日趨增多，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度隨之提高。由于混凝土建筑物設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的提高，水泥等膠凝材料細(xì)度的提高，各種外加劑的摻入，用水量的減少，使大體積混凝土施工過程中因水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力或由于混凝土干燥收縮而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的變化引起混凝土體積變形而產(chǎn)生裂縫的防控問題尤其突出。

2 地下室剪力墻裂縫的現(xiàn)狀描述和原因分析

地下室墻長度較大，一般設(shè)有附墻柱或暗柱，或有縱橫墻交接，結(jié)構(gòu)自身的剛度變化大，受到自約束和混凝土底板或樓板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)勁約束，是裂縫的高發(fā)部位，也是裂縫控制的難點(diǎn)。地下室墻裂縫的分布有規(guī)律性[2]：常在柱、暗柱、縱橫墻交接部位附近出現(xiàn)，以豎向裂縫居多，在墻的兩端則是向墻端呈45°向上的斜裂縫；裂縫具有中間寬、兩頭尖滅的特點(diǎn)。在門窗及其他洞口的裂縫則在洞口角部以45°向上的斜裂縫出現(xiàn)，具有下大、上尖滅的特點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)布置比較對稱的情況下，裂縫在墻面上的分布也具有一定的對稱性。但是，在墻內(nèi)外相對應(yīng)的位置對稱出現(xiàn)的裂縫，并不能表明裂縫已在墻厚度方向貫穿，也有可能是淺表的或進(jìn)入了一定深度的裂縫。而且，隨著環(huán)境、濕度的變化，這些裂縫的長度、寬度和深度也在發(fā)展和變化之中。而引起地下室墻體裂縫的原因主要有：

（1）結(jié)構(gòu)自身的原因大型地下室混凝土長墻結(jié)構(gòu)受到地基“嵌固”阻力的約束，由于墻體長度大，混凝土長墻也受到墻體自身的相互約束影響。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)從結(jié)構(gòu)受力考慮，通常是將水平鋼筋配置在豎向鋼筋之內(nèi)，而且水平方向的配筋偏少、間距偏大[3]，僅以滿足規(guī)范的常規(guī)最低構(gòu)造要求為度，不能充分發(fā)揮水平鋼筋對裂縫的控制作用；在結(jié)構(gòu)截面或剛度變化明顯出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位，與地下室外墻連在一起的柱，本身是墻體的一部分，但其鋼筋的配設(shè)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于墻體的鋼筋，因而其鋼筋對混凝土產(chǎn)生收縮的約束要比墻體的約束大得多，從而加大了墻體自身收縮約束強(qiáng)度，相應(yīng)提高了墻中的應(yīng)力，因而該部位更容易出現(xiàn)裂縫。同時(shí)也很少考慮充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，對混凝土的28天強(qiáng)度選擇過高，使單方混凝土的水泥用量居高不下，加劇了水化熱溫升和混凝土收縮的不利影響。

（3）墻體結(jié)構(gòu)的散熱面大、與空氣接觸面大，水分蒸發(fā)相對較大。地下室外墻連續(xù)墻混凝土澆筑后，其內(nèi)外兩側(cè)的環(huán)境完全不同，外側(cè)與大氣相連，其混凝土表面溫度隨著大氣溫度的變化而變化，墻體反復(fù)受到熱冷變化，而內(nèi)側(cè)已形成室內(nèi)環(huán)境，變化較?。ㄐ聺不炷了療岬尼尫攀故覂?nèi)溫度較高），受二者環(huán)境差異的影響，使連續(xù)墻內(nèi)外變化不一，且墻體越厚，差異越大，越易形成裂縫。

（4）大量的工程實(shí)踐表明，對于面積較大的結(jié)構(gòu)，采用UEA系列的膨脹劑達(dá)不到預(yù)期的產(chǎn)生膨脹以控制裂縫出現(xiàn)的目的。這是因?yàn)樾聺沧⒌膲w在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)難以達(dá)到摻用UEA要求的保濕條件，即使在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)很好地進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，沒有發(fā)現(xiàn)肉眼可見的裂縫，但養(yǎng)護(hù)期過后，結(jié)構(gòu)也不可能長期處在“飽和水”的環(huán)境之中，隨著齡期的增長，仍有明顯的裂縫出現(xiàn)[4]。這種情況在車道墻面經(jīng)常出現(xiàn)。

由此看來，非荷載裂縫是混凝土施工期間由混凝土水化熱或混凝土失水收縮引起體積變化，其變形受到約束而產(chǎn)生約束應(yīng)力，當(dāng)約束應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就出現(xiàn)裂縫。

3 控制地下室剪力墻裂縫的技術(shù)措施

防治混凝土長墻結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的非荷載裂縫，是混凝土長墻施工的關(guān)鍵?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫防治的基本原則是“抗”和“放”有機(jī)結(jié)合?！翱埂笔侵竿ㄟ^提高混凝土性能，合理的配筋和結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理等措施來提高結(jié)構(gòu)的抗裂能力；“放”是通過降低結(jié)構(gòu)的約束和自約束等程度，從而達(dá)到減少或釋放約束應(yīng)力的目的?！翱埂焙汀胺拧痹瓌t的妥善應(yīng)用對結(jié)構(gòu)裂縫的防治有明顯效果[5]。因此，控制墻體裂縫的措施具體有：

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)。合理劃分溫度區(qū)段、合理設(shè)置后澆帶；適當(dāng)增加水平鋼筋的配筋率、墻體的配筋盡量考慮到小而密，一般來說，墻體的水平和立筋均100mm間距布置較為合理，其鋼筋截面大小根據(jù)計(jì)算而定，墻體水平鋼筋置于豎向鋼筋之外。另外對于迎水面50mm厚的鋼筋保護(hù)層，有條件的可在其內(nèi)加設(shè)一層細(xì)鋼絲網(wǎng)，這樣裂縫發(fā)生的可能性會大大降低。在混凝土中添加聚丙烯纖維, 能抑制裂縫或裂紋的出現(xiàn)，阻止基體中原生缺陷或微裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，一定程度地增強(qiáng)混凝土的抗裂能力，預(yù)防混凝土產(chǎn)生早期熱裂縫。

（2） 根據(jù)墻體裂縫的分布特點(diǎn)，宜在墻中部1/3墻高的范圍，在附壁柱（或墻）和暗柱的柱墻交接部位增加細(xì)而密的水平構(gòu)造配筋，以控制豎向裂縫和45°方向的裂縫；在結(jié)構(gòu)的開口部位、截面變化部位和地下室出入口部位應(yīng)適當(dāng)增加附加筋。這些措施都能有效地約束和分散溫度收縮裂縫的出現(xiàn)和開展。

（3）在確定混凝土的強(qiáng)度時(shí)，宜采用60d或90d的后期強(qiáng)度，可以在滿足設(shè)計(jì)對承載能力和抗?jié)B要求的前提下減少水泥用量，從而減少混凝土的溫度收縮變形和應(yīng)力。

（4）混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化。按照高性能混凝土的技術(shù)途徑優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，優(yōu)化的配合比是在保證設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級、耐久性和良好的施工性能的前提下，采用較低的水泥用量、較小的水膠比、較小的漿量，配制出混凝土水化熱相對較低、體積收縮相對較小、有利于對墻體的裂縫控制的混凝土。

（5）施工措施[6]。盡量根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、規(guī)范要求留設(shè)后澆帶，混凝土的收縮大部分集中在初期，如留設(shè)后澆帶，墻體兩邊可自由收縮，裂縫產(chǎn)生的可能性減少，混凝土大部分收縮完成后，再進(jìn)行后澆帶封閉。另外施工時(shí)可采取跳段施工的方法進(jìn)行混凝土澆筑，這樣可以避免后澆帶施工，建議每段施工20m左右。按照施工組織設(shè)計(jì)和作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的路線，有序地組織分層澆筑，適度振搗，對于門窗洞口、預(yù)留和預(yù)埋件部位、混凝土施工縫部位在混凝土振搗并經(jīng)初步沉實(shí)之后，宜采用敲擊模板的方式二次振搗，消除混凝土的塑性沉縮裂縫和表面缺陷。在規(guī)定的施工段內(nèi)連續(xù)澆筑，不能產(chǎn)生施工冷縫；控制好預(yù)拌混凝土的質(zhì)量，保證混凝土性能的同一性；將泵送混凝土的輸送管用濕麻袋覆蓋；進(jìn)行溫度監(jiān)測，進(jìn)行保濕蓄熱養(yǎng)護(hù)。

豎向墻柱結(jié)構(gòu)必須分層下料、分層振搗；控制澆筑速度，避免在長墻上出現(xiàn)砂漿積聚的薄弱部位。

（6）必須做好混凝土的早期保濕養(yǎng)護(hù)。豎向結(jié)構(gòu)澆筑后要及時(shí)用“小水慢淋”的方式保濕養(yǎng)護(hù)，防止產(chǎn)生收縮裂縫。

（7）盡可能地抓緊地下結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收和回填，以減少混凝土墻體在大氣中暴露的時(shí)間。

（8）地下室外圍連續(xù)墻混凝土的裂縫一般對結(jié)構(gòu)安全不產(chǎn)生影響，但其易形成滲水通道，影響地下室的使用，故對其進(jìn)行封閉處理，其處理方法如下：

① 將外墻面沿裂縫兩邊剔成八字形槽，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌縫密縫。

② 用防水材料相適應(yīng)的裂縫處理材料將墻面壓實(shí)補(bǔ)平。

③ 裂縫處施工一道防水層，并加設(shè)無紡纖維布一道，縫兩邊各500mm寬。

4 結(jié)論

總之，只要施工各方認(rèn)識到位，方案合理，措施適當(dāng)，大體積混凝土墻體裂縫是可以控制的。

[1]GB50496-2009大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[2]武鐵明.某工程地下室剪力墻施工裂縫抑制措施及分析[J].混凝土，2002（5）.

[3]GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]何建雄.較大厚度地下室混凝土剪力墻裂縫成因及預(yù)防措施[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2009（4）.

[5]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.

[6]GB50204-2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].