地下室砼裂縫原因分析及預(yù)防措施

張劍平

摘 要:在高層建筑工程中,地下室砼裂縫問題越來越受到重視,它不僅關(guān)系到建筑的使用年限,而且也影響建筑物的使用性能。本文針對地下室砼裂縫的原因進(jìn)行分析,進(jìn)一步提出預(yù)防砼裂縫的措施。

關(guān)鍵詞:地下室;砼裂縫;原因;措施

1 砼裂縫的分類

砼的裂縫按產(chǎn)生的時(shí)間分為硬化前裂縫、硬化中裂縫和硬化后裂縫。按結(jié)構(gòu)荷載分析其裂縫分為二種類型 :由外荷載 ( 直接荷載 ) 引起的裂縫, 也稱為結(jié)構(gòu)性裂縫、受力裂縫。

由間接荷載即變形變化引起的裂縫。包括溫度、溫度、收縮和膨脹、不均勻沉 降等因素引起的裂縫。也稱作非結(jié)構(gòu)性裂縫。地下室的裂縫大多是非結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生。

2 砼裂縫的主要特征

通過大量的工程實(shí)例證明, 地下室裂縫主要表現(xiàn)在墻板和頂板部位。頂板裂縫大多數(shù)與跨度成 45 度左右的斜角,個(gè)別裂縫穿過兩塊以上的頂板。墻面裂縫多數(shù)豎向裂縫, 寬度自下而上逐漸變窄, 長度接近墻的高度,墻面兩端較少,中間部位較多。

裂縫出現(xiàn)時(shí)間在砼澆筑6 0天之內(nèi)出現(xiàn), 并隨著時(shí)間增長, 裂縫逐漸增多。

3 砼裂縫產(chǎn)生的原因

通過多年的現(xiàn)場實(shí)踐和總結(jié), 裂縫產(chǎn)生的原因歸為以下幾類。

3.1 砼硬化性能導(dǎo)致裂縫:由于水泥的水化作用,澆砼后溫度提高,砼初期體積有微膨脹作用, 隨著溫度下降體積急劇收縮。同時(shí)水泥用量過多,水泥細(xì)度小等原因造成水泥的化學(xué)收縮、 干縮引起的熱脹冷縮等原因。

設(shè)計(jì)存在的原因。隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨增大,超長、超厚、超靜定結(jié)構(gòu)成為普遍采用的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式有顯著的約束作用。對于各種變形必然產(chǎn)生較大約束應(yīng)力,這也是地下室砼裂縫又一個(gè)因素。

3.2 基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致裂縫:

不均勻沉降導(dǎo)致主樓與地下室交界處大梁兩側(cè)的樓板在支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩造成 45 度裂縫。如主樓與地下室的地質(zhì)情況存在差異,不均勻沉降導(dǎo)致砼地下室裂縫更為明顯。

3.3 施工過程及工藝方法不當(dāng)造成的裂縫:工程實(shí)踐證明, 選用原材料質(zhì)量不好,配合比設(shè)計(jì)不當(dāng),使用過期的UEA 微膨脹劑,坍落度控制不好,施工中任意加水以及砼養(yǎng)護(hù)不好,拆模過早,鋼筋保護(hù)層或鋼筋間距控制不好,頂板側(cè)壁開洞過大或私自預(yù)留安裝空洞而未采取加強(qiáng)措施,地下室頂板施工荷載或堆載過大,砼施工的操作程序不當(dāng),出現(xiàn)蜂窩、麻臉、孔洞等多種因素。這些因素均會導(dǎo)致砼收縮加大而產(chǎn)生裂縫。

3.4 施工溫差造成的裂縫 :

對大面積砼,較大溫差會使砼產(chǎn)生不均勻的溫度應(yīng)力, 這也是引起砼產(chǎn)生裂縫的重要原因。主要包括險(xiǎn)內(nèi)外面差大, 晝夜溫差大, 日照下砼的陰陽差的溫差、拆模過早及氣候突變等方面等因素。所以夏季高溫季節(jié),日溫差大和強(qiáng)西北風(fēng)南下時(shí),地下室出現(xiàn)的裂縫增多。

4 對地下室砼裂縫采取的預(yù)防措施

第一類型地下室砼裂縫可采用人工因素控制,第三類型地下室砼裂縫可按設(shè)計(jì)為伸縮縫加以解決。但此方也有許多缺點(diǎn),主要是造價(jià)高,地下室不能連成整體, 伸縮縫的防水效果不理想。近年來超長砼結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)與施工技術(shù)在實(shí)踐中得到發(fā)展,且有許多成功的工程實(shí)例取得良好的效益。通過多年的積累和研究總結(jié)一套地下室砼控制裂縫的措施。

4.1 摻入微膨脹劑制成補(bǔ)償收縮砼

在澆筑砼中摻入U(xiǎn)EA 、 HEA 等做膨脹劑,利用其膨脹性能補(bǔ)償砼凝結(jié)收縮?？煞乐够虼蟠鬁p輕砼硬化過程產(chǎn)生的收縮裂縫,從而達(dá)到抗裂防滲的結(jié)構(gòu)目的,例如用 UEA 微膨脹劑以 10%～20% 等量取代水泥制成補(bǔ)償收縮砼, 控制其膨脹率εc=0.02%-0.05% 從而抵制砼在硬化過程中全部或大部分拉應(yīng)力,以砼的收縮值減去砼的膨脹值,其值在砼的極限應(yīng)變內(nèi),則可使砼結(jié)構(gòu)不裂。

4.2 設(shè)置砼膨脹帶

由于砼中微膨脹劑的膨脹變形不會與砼的早期收縮變形完全補(bǔ)償,為了實(shí)現(xiàn)砼連續(xù)澆筑無縫施工而設(shè)置的補(bǔ)償收縮砼帶, 根據(jù)一些工程實(shí)踐,一般超過 60m 應(yīng)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶,膨脹帶的做法:膨脹加強(qiáng)帶寬 2～3m,帶的兩側(cè)布置 5mm 的密孔鋼絲網(wǎng)。將帶內(nèi)砼和帶外砼分開,鋼絲網(wǎng)垂直布置在上下層鋼筋之間, 網(wǎng)兩端分別扎在鋼筋上。膨脹帶內(nèi)增設(shè) 10% 水平溫度加強(qiáng)筋,與膨脹帶方向垂直布置, 兩端伸出膨脹帶 2m 各與上下層鋼筋固定, 配筋直徑減少,間距加密。

4.3 設(shè)置后澆帶

后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶一樣作為砼早期短時(shí)期釋放約束力的一種技術(shù)措施,后澆帶按其作用分三種:一種是為解決高層建筑主樓與裙房的沉降差而設(shè)置的后澆施工帶稱為沉降后澆帶;另一種是為防止砼結(jié)構(gòu)收縮開裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為收縮后澆帶。第三種是為防止砼因溫度變化拉裂而設(shè)置的后澆施工帶稱為溫度后澆帶。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)注意幾下幾點(diǎn):

1)后澆帶縫寬,理論上后澆帶寬度只須1cm已足夠保證溫度收縮變形,但考慮施工方便,并避免應(yīng)力集中,具體寬度應(yīng)根據(jù)后澆帶設(shè)置位置及砼厚度決定。

2)后澆帶梁板、底部模板支撐必須待后澆帶間距為 30～40m 后澆帶斷面可做企口式,在澆筑砼前,斷面須鑿毛處理。

3)后澆帶澆注應(yīng)采用強(qiáng)度等級提高一級摻加微膨脹劑的方法。

注意后澆帶的養(yǎng)護(hù),后澆帶梁板、底部模板支撐必須待澆筑完成并達(dá)到強(qiáng)度后方可拆除,以提高砼的密實(shí)度和抗?jié)B性。

4.4 設(shè)計(jì)方面

加強(qiáng)水平鋼筋的配置: 第一,水平鋼筋保護(hù)層應(yīng)盡可能小。第二,防開裂鋼筋的間距不宜過大,可采用小直徑鋼筋小間距的配置方式。第二,考慮溫度收縮應(yīng)力因素配置鋼筋。

取消墻體與柱子的固端連接,通過端體與柱子的分離來減小墻體受到的約束力, 盡可能使墻體能夠自由收縮。

縮小墻體水平鋼筋的間距,在兩個(gè)構(gòu)件配筋率相同的情況下采用小直徑鋼筋砼構(gòu)件的極限抗拉變形能力。

4.5 加強(qiáng)施工管理

優(yōu)化砼配合比設(shè)計(jì):砼應(yīng)嚴(yán)格振搗密實(shí), 提高砼密實(shí)度,砼振搗時(shí),要求現(xiàn)場旁站管理人員密切注意操作人員操作,及時(shí)提醒工人按要求施工,振動(dòng)器插入點(diǎn)間距要均勻并小于30CM,插入式振動(dòng)器插入時(shí)間不宜過長,防止骨料加速下沉表面產(chǎn)生浮漿,從而避免砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。保證砼的質(zhì)量。

落實(shí)好砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施,做好砼保溫養(yǎng)護(hù),保證砼內(nèi)外溫差不超過25℃,溫度陡降不超過10℃。拆模后砼體應(yīng)全面積覆蓋, 同時(shí)定人、定時(shí)澆水養(yǎng)護(hù),并保證砼在養(yǎng)護(hù)期間處于濕潤狀態(tài),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于二周。

降低室內(nèi)外溫差的影響,夏季施工時(shí)應(yīng)盡量避免烈日下澆筑樓板砼,降低砼入模時(shí)間, 地板墊層上平鋪油氈作滑動(dòng)層。地下室四周士方要及時(shí)回填,且應(yīng)分層夯實(shí),盡量縮短砼墻壁體施工外露時(shí)間,減少室內(nèi)外溫差變化對砼側(cè)壁的影響。

5 總結(jié):地下室砼裂縫受設(shè)計(jì)、施工、材料及環(huán)境多方面因素的影響,只要我們從每個(gè)環(huán)節(jié)人手把好關(guān),根據(jù)工程的具體情況,進(jìn)行裂縫產(chǎn)生的原因分析、確認(rèn),制定預(yù)防措施,精心組織施工,地下室砼裂縫是可以得到預(yù)防的。