地下室外墻混凝土開裂的原因分析及質(zhì)量控制措施

林勇華

（深圳市建筑工務(wù)署，廣東 深圳 518000）

1 問題提出的背景

近年來，隨著城市的發(fā)展，土地資源就顯得越來越寶貴，建筑物的地下空間越來越被充分利用。于是我們就看到了很多建筑在建設(shè)后都有地下工程，如地下車庫、地下商場等，一些普通的商品住宅樓也配有地下室。為了充分利用地下空間，地下室面積往往比地上的任何一層的單層面積都要大，也就造成了地下室的外墻設(shè)計成了超長結(jié)構(gòu)。然而，由于多方面原因，如工程設(shè)計、施工和工期持續(xù)時間等，有很多混凝土地下室墻體出現(xiàn)裂縫問題，并且這一問題在多數(shù)工程的地下室外墻中都存在。由于地下室環(huán)境的特殊性，一旦外墻出現(xiàn)裂痕，就會帶來相應(yīng)的泄漏和腐蝕，給建筑物的使用造成不便，使建筑物存在安全風(fēng)險，所以這一問題必須得到有效的治理。結(jié)合筆者參與建設(shè)的一些工程具體情況，對地下室外墻混凝土開裂的一些原因進(jìn)行分析及提出了質(zhì)量控制措施。

2 外墻混凝土開裂的原因分析

2.1 地下室外墻裂縫的主要特征

（1）常見的裂縫都是平行于彼此的垂直裂紋，也有一些是傾斜角在0°~30°范圍內(nèi)的斜形裂紋。

（2）裂縫寬度一般較小，大部分的狹縫寬度為0.3mm或更小，形狀多為中間相對較寬，兩端逐漸變細(xì)直至消失的特點。

（3）墻上特殊的橫截面突變部位的兩側(cè)附近的結(jié)構(gòu)會有顯著的裂紋，中間壁也會出現(xiàn)許多裂縫。

（4）除去模板后短時間內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)一些細(xì)裂紋，隨著時間的推移，內(nèi)部和外部之間的溫差產(chǎn)生變化，裂縫會逐漸增多、變大。

（5）混凝土強(qiáng)度低的相比混凝土強(qiáng)度高的產(chǎn)生的裂紋少。

（6）經(jīng)過很長一段時間，一些細(xì)微的裂縫會自然愈合。

2.2 地下室外墻裂縫產(chǎn)生的主要原因

2.2.1 混凝土干縮變形及溫度變形

混凝土的組成材料很多，而這些材料組成了混凝土這種非均質(zhì)材料，它在濕潤時是漲的，一旦沒了水分就縮回去了?；炷猎诟稍锏沫h(huán)境中，形成負(fù)壓的水分蒸發(fā)擴(kuò)大了毛管孔隙度，連續(xù)的水分蒸發(fā)時，負(fù)壓逐漸增大產(chǎn)生收縮力，進(jìn)而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的拉伸極限，混凝土就會出現(xiàn)裂紋。

大量的水化熱在混凝土內(nèi)部積累，因為揮發(fā)的速度較慢，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇增加，而相應(yīng)的混凝土表面溫度散失的卻很快，這樣就使混凝土內(nèi)部和外部產(chǎn)生較大的溫差，引起混凝土外縮里漲的程度，不同的內(nèi)部和外部的混凝土表面產(chǎn)生一定的拉伸應(yīng)力，當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到混凝土承受強(qiáng)度的極限，混凝土表面就會出現(xiàn)裂紋。當(dāng)混凝土受到外界溫度、濕度等變化或者混凝土受到了冷空氣的襲擊，就造成上面說到的內(nèi)外部溫差的問題，也就是這個原因，造成了混凝土內(nèi)部的收縮，產(chǎn)生了較大的拉伸力，造成了混凝土裂紋的出現(xiàn)。

2.2.2 約束原因

地下室墻壁在施工時，就會受到內(nèi)部約束和外部約束的限制，主要的內(nèi)部約束存在于：鋼筋混凝土的墻壁對混凝土收縮變形的約束；墻上小部分的收縮變形對大部分收縮變形的約束；墻壁柱、暗梁對墻板收縮變形約束；長度混凝土墻收縮變形相互制約。主要的外部約束有：超靜定結(jié)構(gòu)過量的和墻壁、地板下面的樓層或梁的頂壁接觸，壁的端部和連接到電梯井眼等，這些墻壁混凝土開裂，特別是早期混凝土墻，收縮變形應(yīng)力所產(chǎn)生的強(qiáng)大的外部約束力，容易造成混凝土開裂，原因就是早期混凝土抗拉強(qiáng)度低。

2.2.3 設(shè)計與施工方面原因

一些設(shè)計單位對工程地下室外墻混凝土裂縫的防范意識不強(qiáng)，不能按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，比如說超過伸縮縫最大間距要求或考慮加強(qiáng)其抗裂設(shè)計等，造成了裂縫的出現(xiàn)；施工時，未實現(xiàn)的設(shè)計要求，對過程的控制也不嚴(yán)格，在澆筑過程中，振搗不足或不密實，拆模隨意性較大，維護(hù)工作不及時，這些都會增加產(chǎn)生裂縫的機(jī)會。

2.2.4 混凝土配合比不當(dāng)是造成地下室外墻裂縫的重要原因

目前，普遍采用泵送混凝土，為了提高混凝土和易性，配合比中通常砂率較大（砂石比），水泥用量偏多，水灰比過大，造成坍落度過大，混凝土凝固時產(chǎn)生很強(qiáng)的收縮變形。而減水劑的使用也會增加混凝土的收縮，若膨脹劑用量偏小，就不能有效抵消混凝土的收縮變形，從而產(chǎn)生裂縫。

3 地下室外墻混凝土開裂質(zhì)量控制措施

根據(jù)上述裂縫成因分析，結(jié)合筆者參與的一些工程具體情況，采取了以下質(zhì)量控制措施：

3.1 設(shè)計方面的質(zhì)量措施

采取水平鋼筋的配置來控制裂縫的質(zhì)量措施。鋼筋保護(hù)層應(yīng)盡可能小，抗裂縫控制鋼筋間距也不能過大，盡量采用細(xì)而密的鋼筋配置，這對鋼筋混凝土溫度收縮應(yīng)力具有抗性作用，在混凝土中摻雜鋼筋的目的一是可以增加混凝土的強(qiáng)度，二是可以產(chǎn)生后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶效果，可以有效地應(yīng)對混凝土拉伸應(yīng)力造成的混凝土裂紋，通過這方面的質(zhì)量措施控制，可以減少地下室外墻裂縫的出現(xiàn)。

3.2 混凝土配合比的質(zhì)量措施

做好石頭的最大粒徑，并從細(xì)到粗進(jìn)行骨料級配控制，在施工條件得到滿足后，盡量挑選顆粒較大的石頭進(jìn)行使用，并做好總體厚度水平的使用和控制。當(dāng)砂粘土含量超過預(yù)定要求，不僅增加了混凝土的收縮，同時降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，容易導(dǎo)致裂紋，所以對碎石粘土含量必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，在配置時添加粉煤灰等礦物摻合料。粉煤灰和其他礦物摻合料具有一定的活性性質(zhì)，不僅可以取代部分水泥，而且還增加了混凝土的粘彈性，提高了混凝土的后期強(qiáng)度，同時降低了水泥的水化熱溫升。在混凝土里摻入10%~15%UEA微膨脹劑，可以配置成補(bǔ)償收縮混凝土，增加了混凝土的抗裂縫纖維。添加了纖維的混凝土因纖維分布的不規(guī)則，有利于抵消混凝土塑性收縮。更多的纖維對混凝土的系統(tǒng)支撐，有效地防止混合物里面的混凝土因為粘度的關(guān)系聚集形成隔離，從而防止由于收縮造成的裂縫出現(xiàn)。

3.3 施工及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量措施

（1）灌注樁施工期間，按照設(shè)計要求，必須對巖石界面進(jìn)行質(zhì)量檢測和判斷，以確保樁入巖深度，嚴(yán)格對樁孔底部沉積物進(jìn)行監(jiān)測。嚴(yán)格控制灌注樁開澆時間，并確保樁施工的質(zhì)量，以確保清孔符合要求時及時進(jìn)行混凝土澆筑，從源頭上消除導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫的主要因素。

（2）施工是否合理直接決定混凝土外墻的質(zhì)量，所以必須嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計的混合比例進(jìn)行施工，這也是預(yù)防地下室外墻出現(xiàn)裂縫的質(zhì)量措施之一。施工過程應(yīng)該是一步一步分層澆筑，每個分層澆筑過程要完全致密，混凝土澆注厚度不超過500mm，混凝土入模高不大于2m，使用振動器垂直振動，振動時不允許使用振動器來趕送混凝土，不漏震或劇烈震動。與此同時，控制澆筑混凝土布料的位置，采取從兩端向中間圈著漸漸散去的方式，以避免濃度的過度富集，造成局部塑性收縮導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

（3）混凝土的坍落度控制在160 ~180mm，嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場加水。原因就是如果坍落度過大，一個小小的振動就會造成浮漿，容易發(fā)生沉降收縮裂縫，與此同時，由于混凝土混合物里有多余的水，在混凝土硬化后，比較容易產(chǎn)生水被蒸發(fā)干燥，產(chǎn)生收縮裂縫。

（4）良好的混凝土養(yǎng)護(hù)控制。在早期混凝土養(yǎng)護(hù)時，主要目的是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?，以防止混凝土受到不利的溫度，有害的濕度或溫度變化的收縮等產(chǎn)生的收縮變形，以保證水泥水化順利進(jìn)行，使混凝土達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度和抗裂性要求。墻體結(jié)構(gòu)為立式結(jié)構(gòu)，給混凝土的養(yǎng)護(hù)帶來了難題，在這種情況下，為了保證混凝土外墻的質(zhì)量，不宜過早拆模，當(dāng)條件允許的情況下，再仔細(xì)拆模板，當(dāng)拆模完成后，要做好混凝土的水分和溫度的養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面保持濕潤。

4 工程實例

深圳某醫(yī)院新建門診樓工程地下二層、局部三層，地下室建筑面積16566m2，外墻采用C35S8抗?jié)B混凝土，施工后發(fā)現(xiàn)外墻板上出現(xiàn)不同程度的裂縫、滲漏現(xiàn)象，經(jīng)檢查共有裂縫42條，約80m，治理難度較大。本工程地下室外墻裂縫基本都是豎向細(xì)小裂縫，裂縫寬度在0.05~0.3mm之間。門診樓最大沉降10.6mm，沉降量較小并較均勻，排除結(jié)構(gòu)沉降產(chǎn)生裂縫的可能。由于是商品砼，坍落度16～18cm。經(jīng)分析，該工程地下室裂縫為混凝土收縮裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全。通過對相關(guān)資料的分析研究，結(jié)論是該裂縫為混凝土收縮裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全，但滲水嚴(yán)重，影響使用，必須進(jìn)行堵漏防滲處理。在本工程地下室外墻滲漏水的處理過程中，遵循“堵排結(jié)合、因地制宜、剛?cè)嵯酀?jì)、綜合治理”的原則。在滲漏水治理前，熟悉掌握工程的原防排水設(shè)計，查閱施工記錄和驗收資料，并盡量能少破壞原有完好的防水層。針對本工程裂縫滲漏類型，應(yīng)采用對裂縫注漿堵漏的工藝進(jìn)行修補(bǔ)，具體工藝和要求如下：

第1步對混凝土裂縫處進(jìn)行表面處理。即在裂縫處開鑿寬5~6 cm、深5cm的槽，并用水洗刷干凈。

第2步埋設(shè)注漿口及注漿槽。即在裂縫開槽處用1﹕2的堵漏水泥進(jìn)行封堵，留設(shè)注漿口、出氣孔及注漿槽。

第3步進(jìn)行壓力注漿。在封堵24h以后，進(jìn)行壓力注漿，漿液采用聚氨酯注漿液，注漿壓力一般為0.2~0.3MPa。

第4步進(jìn)行封堵注漿口。注漿結(jié)束后及時封堵注漿口，待注漿液固化后對注漿口進(jìn)行清理，檢查封堵防漏效果。

該工藝使用的材料主要為水泥、堵漏劑、1.6cm增強(qiáng)塑料軟管、4分管封頭，注漿材料用PHA聚氨酯發(fā)泡注漿，該材料性能穩(wěn)定，防水效果好。

本工程地下室外墻裂縫滲水部位進(jìn)行壓力注漿處理后，使用三年多來，地下室外墻裂縫滲水處理部位未見滲水現(xiàn)象，防水效果較好，符合相關(guān)規(guī)范的要求。

5 結(jié)語

綜上所述，地下室混凝土裂縫控制是一個綜合性的學(xué)科，要從設(shè)計、施工、材料選擇等多方面進(jìn)行完全控制，才可以有效地減少和控制裂縫的出現(xiàn)。從樁基施工質(zhì)量、質(zhì)地和結(jié)構(gòu)性上采取質(zhì)量措施，以提高抗裂性能，對混凝土原材料的優(yōu)化分配，延緩拆除邊模時間，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，細(xì)心細(xì)致的工藝操作以及許多其他的質(zhì)量控制措施，都是在相對經(jīng)濟(jì)的情況下，確保地下室外墻混凝土保持強(qiáng)度，在裂縫的預(yù)防和控制上取得了良好的效果。

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