地下室砼裂縫控制的分析

黃世求

【摘 要】本文主要結(jié)合工程實(shí)踐，通過對地下室砼開裂的原因進(jìn)行了分析，提出各種處理措施。

【關(guān)鍵詞】地下室；事故處理

近年來地下空間的開發(fā)利用逐漸普遍，由于功能要求，地下室往往面積大，體量大，超過設(shè)置伸縮縫的最小間距。地下室砼因裂縫導(dǎo)致滲漏水的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，有的甚至影響到建筑物的使用功能和安全。

1.開裂情況

地下室側(cè)壁開裂的情況比較多，裂縫寬度小于0.5mm、間距1-4m、長度有的貫通墻壁全高，側(cè)壁兩端附近裂縫較少，中部附近較多。裂縫往往在砼澆筑的60天之內(nèi)出現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移裂縫數(shù)量增多，部分裂縫加寬。尤其是在進(jìn)入冬季氣溫驟變的時(shí)候。

2.裂縫原因分析

2.1直接原因

砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，概括起來有兩類原因，一種由外荷載引起的，因結(jié)構(gòu)承載力不足而發(fā)生變形，另一種是結(jié)構(gòu)因溫差，收縮徐變，不均勻沉降等因素引起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工程實(shí)踐中，由后者（變形荷載）引起的裂縫約占80-85%，地下室砼裂縫大多數(shù)屬于后者。

砼在澆筑后，由于水泥的水化作用，釋放大量的水化熱，因?yàn)轫艠?gòu)件表面與構(gòu)件截面中部溫差超過25℃就引起砼內(nèi)部裂縫，構(gòu)件表面溫度和周圍空氣溫差超過25℃，就引起構(gòu)件表面裂縫。砼澆筑后溫度提高，砼初期體積有微膨脹作用，以后溫度下降體積急劇收縮。砼除了溫度收縮外，還有較大的化學(xué)收縮和干燥收縮，砼早期（10天-15天）極限拉伸很低，這造成砼的早期裂縫。因砼的收縮，較高的彈性模量和早期低徐變，會(huì)使砼內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，超過砼的極限拉伸，則是造成砼后期裂縫的主要原因。

砼在澆筑一個(gè)月左右，完成收縮40%。60天內(nèi)完成收縮65%，20年后完砼收縮的98%。砼的收縮變形是一個(gè)初期大，以后逐漸減少的過程。

2.2間接原因

邊界條件如地基和側(cè)面土對砼構(gòu)件的變形約束作用，砼構(gòu)件的剛度差異，使砼變形不協(xié)調(diào)。側(cè)壁砼澆搗時(shí)地板剛度大，受到地板的剛度約束，早期形成壓應(yīng)力，后期砼溫度下降，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)則出現(xiàn)裂縫。

砼變形與限制膨脹條件有關(guān)。當(dāng)氣溫上升時(shí)，地板和底板砼因?yàn)闇囟壬叨蛲馀蛎?，?cè)壁和地板相互約束，在側(cè)壁的外側(cè)形成垂直裂縫，當(dāng)?shù)匕搴晚敯迨芾涫湛s時(shí)，側(cè)壁內(nèi)側(cè)形成垂直裂縫。由于側(cè)壁在邊角部分受到的變形量比中部大，同時(shí)縱橫側(cè)壁的相互約束，因而側(cè)壁兩端附近裂縫小，中部附近裂縫多。側(cè)壁內(nèi)有柱時(shí)，由于截面突變，剛度有差異，側(cè)壁的變形受到柱的約束，往往產(chǎn)生應(yīng)力集中，在離柱子1～2m的墻體上易出現(xiàn)縱向收縮裂縫。

3.控制裂縫的措施

根據(jù)《砼規(guī)》，現(xiàn)澆鋼筋砼地下室墻壁最大間距為20m（室外）、30m（室內(nèi)或土中），而又同時(shí)說明了對下列情況，如有充分依據(jù)和可靠措施，伸縮縫最大間距可適當(dāng)加大。

①砼澆筑采用后澆帶分段施工。

②采用專門的預(yù)應(yīng)力措施。

③采取能減少砼溫度變化或砼收縮的措施。

當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化和砼收縮對結(jié)構(gòu)的影響。

伸縮縫雖然是根本解決砼收縮裂縫的措施，也有許多缺點(diǎn)，主要是造價(jià)高，地下室不能連成整體，影響功能，伸縮縫的防水處理比較麻煩，防水效果并不理想，同時(shí)近幾年來超長砼結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)與施工技術(shù)不斷實(shí)踐與發(fā)展，且有許多成功的工程應(yīng)用，取得良好的效益。

采取的主要措施有以下這點(diǎn)：

3.1補(bǔ)償收縮砼

即在砼中滲入U(xiǎn)EA、HEA等微膨脹劑。

3.2膨脹帶

由于砼中膨脹劑的膨脹變形不會(huì)與砼的早期收縮變形完全補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)砼連續(xù)澆注無縫施工而設(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設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。

膨脹帶要求設(shè)置在砼收縮應(yīng)力發(fā)生最大部位，一般地板和側(cè)墻長度方向的中間位置。對于超過普通砼伸縮縫設(shè)置間距的超長砼結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行連續(xù)無縫施工可設(shè)置多條膨脹加強(qiáng)帶。

作用：①膨脹加強(qiáng)帶砼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度常比相鄰的砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高5MPa-10MPa，從而提高膨脹加強(qiáng)帶砼的抗拉強(qiáng)度，防止砼在此部位開裂。

②膨脹帶內(nèi)砼的膨脹劑應(yīng)比帶外其它砼摻量高一點(diǎn)，產(chǎn)生較大膨脹，而兩側(cè)砼的膨脹率較小，形成中部大兩邊小的膨脹區(qū)，從而補(bǔ)償相應(yīng)的收縮曲線，使任意長度可以不設(shè)伸縮縫。

做法：膨脹加強(qiáng)帶寬2-3m，帶的兩側(cè)布置中5mm的密孔鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)砼和帶外砼分開，為的是不讓砼中石子通過，鋼絲網(wǎng)垂直布置在上下層（或內(nèi)外層）鋼筋之間，網(wǎng)兩端分別綁扎在鋼筋上。

膨脹帶內(nèi)增設(shè)10%水平溫度加強(qiáng)鋼筋。與膨脹帶方向垂直布置，兩端伸出膨脹帶2m各與上下層（內(nèi)外層）鋼筋固定，配筋直徑減小，間距加密。

由于設(shè)置膨脹帶主要是為了避免砼早期收縮變形，故膨脹帶的保留時(shí)間可為10-15天，這比傳統(tǒng)后澆帶縮短30天的工期。滿足工程連續(xù)無縫設(shè)計(jì)施工的要求。

3.3后澆帶

后澆帶作為膨脹加強(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，較長久性變形縫已有很大的改進(jìn)并廣泛任用。

根據(jù)文獻(xiàn)②：結(jié)構(gòu)長度是影響溫度應(yīng)力的因素之一，但只在一方范圍對溫度收縮應(yīng)力較為顯著，因此設(shè)置后澆帶是“先放后抗、以放為主”的主要技術(shù)措施。

后澆帶的設(shè)計(jì)做法也各不相同。尤其是帶內(nèi)鋼筋是否斷開，有的不但鋼筋連續(xù)，還做加強(qiáng)筋連接。帶的寬度具體多少為宜各不相同，筆者認(rèn)為：

①盡量減少穿越后澆帶鋼筋的總量，以盡可能釋放砼的收縮應(yīng)力。對于樓板內(nèi)鋼筋和側(cè)壁，由于焊接或搭接施工比較方便均應(yīng)作斷開處理。由于梁鋼筋連接焊接等施工比較困難，可以留一部分連續(xù)鋼筋，盡量切斷梁腹縱向鋼筋和梁頂縱筋截?cái)啵Ａ袅旱卒摻钸B續(xù)貫通。

②后澆帶寬度內(nèi)鋼筋抗拉剛度EAs遠(yuǎn)比后澆帶兩側(cè)砼的抗拉剛度EA小，拉伸變形將主要由后澆帶寬度范圍內(nèi)的鋼筋提供，對于鋼筋全部截?cái)嗟暮鬂矌?，理論上寬度僅有100mm就可以了，為施工方便常取800-1000mm，但對于鋼筋連續(xù)的后澆帶，盡可能增大后澆帶的寬度。

③后澆帶保留時(shí)間為42～60d，一般為60d，這樣早期溫差和砼收縮完成30-50%。

④材料：用高一等級的微膨脹砼封閉，并進(jìn)行不少于15d的砼養(yǎng)護(hù)。

⑤位置：設(shè)在梁墻內(nèi)力較小位置，后澆帶間距為30～40m。后澆帶可做成企口式，在澆砼前，必須鑿毛清理干凈。

3.4提高鋼筋砼的抗拉能力

砼的抗裂能力取決于砼的極限拉伸值，根據(jù)有關(guān)資料：混凝土的極限拉伸值與配筋有關(guān)。固此，砼應(yīng)考慮增加抗變形鋼筋，即增強(qiáng)對砼由于長期干縮和氣溫度化引起的熱脹冷縮的抗變形能力。對于側(cè)壁，增加水平溫度筋，在砼面層起強(qiáng)化作用。選擇冷軋帶肋鋼筋，冷軋扭鋼筋，明顯增強(qiáng)砼的抗裂能力。

在墻柱連接處設(shè)水平附加筋，附加筋的長度為1500∽2000mm， 配筋率提高10%∽15%。

鋼筋在保持總面積不變的情況下，根據(jù)直經(jīng)小，鋼筋布置間距密的方式選擇鋼筋，能減少裂縫的最大寬度。同時(shí)也要考慮砼易于振搗密實(shí)。

《砼規(guī)》規(guī)定：地下室等與土體直接接觸的砼構(gòu)件最大裂縫寬度充許值為0.2mm。當(dāng)裂縫寬度為0.1～0.2mm，水進(jìn)入砼與水泥產(chǎn)生反應(yīng)，砼具有自愈能力。裂縫若控制在 0.1mm以內(nèi)時(shí)，則所配鋼筋數(shù)量增多而不經(jīng)濟(jì)。

側(cè)壁受底板和頂板的約束，砼脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)一道水平暗梁抵抗拉力，水平構(gòu)造筋放在豎筋的外側(cè)，有利于控制墻體裂縫的發(fā)生。

3.5施工措施

①優(yōu)化砼配合比設(shè)計(jì)：通過試驗(yàn)優(yōu)選合適的外加劑和摻合料，適當(dāng)降低水灰比和減少水泥用量，選用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥，選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰，砂和石含泥量要小，級配良好。

②砼應(yīng)嚴(yán)格振搗密實(shí)，提高砼密實(shí)度。

③落實(shí)好砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施，盡量做好保濕保溫養(yǎng)護(hù)，既可使砼初期獲得更高的強(qiáng)度，還可減少砼的溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在14d以上。

④降低室外溫差的影響。夏季施工時(shí)應(yīng)盡量避免在烈日下澆筑樓板砼。降低砼的入模溫度。地板墊層上干鋪油氈作滑動(dòng)層。地下室四周土要及時(shí)回填，且應(yīng)分層夯實(shí)，既加強(qiáng)地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，又可盡快避免室外溫度變化對側(cè)壁的影響。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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[2]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制.

[3]全學(xué)友，孫會(huì)郎.后澆帶的設(shè)置方案對抗裂效果的影響.建筑結(jié)構(gòu)，2004，6.