談地下室超長裂縫防治

唐 新 平

(中鐵三局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030001)

談地下室超長裂縫防治

唐 新 平

(中鐵三局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030001)

研究了在現(xiàn)代多高層混凝土建筑物中地下室現(xiàn)澆大體積混凝土結(jié)構(gòu)形成的超長裂縫，分析了溫度裂縫、表面微裂縫、干縮裂縫等各種裂縫產(chǎn)生的原因，針對(duì)其各種可能的影響因素提出了相對(duì)應(yīng)的預(yù)防、治理措施，以避免、減少裂縫的產(chǎn)生。

地下室，超長結(jié)構(gòu)混凝土，裂縫，影響因素

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)腳步的加快，建筑行業(yè)技術(shù)的不斷提高，建筑的規(guī)模向高層化，大型化改變，在現(xiàn)如今的城市中涌現(xiàn)出大量的高層建筑物，也大量應(yīng)用超長結(jié)構(gòu)混凝土整體澆筑地下室部分。而在實(shí)際施工過程中地下室超長混凝土的設(shè)計(jì)及施工存在諸多問題，設(shè)計(jì)的理想化與施工中遇到的困難往往會(huì)有部分脫節(jié)，若不能執(zhí)行設(shè)計(jì)文件要求很有可能會(huì)使地下室漏水，影響其正常使用，這已經(jīng)成為目前多高層建筑物普遍存在的一個(gè)關(guān)鍵問題。因此怎樣減少、控制和避免地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生就成為了很多施工單位經(jīng)常要去解決的難題。

1 地下室混凝土長裂縫產(chǎn)生的原因及影響因素

1)溫度裂縫。在水泥硬化的過程中水泥自身會(huì)產(chǎn)生水化熱，而地下室超長結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)的表面積大，混凝土表面的溫度散失速度快，在混凝土中容易形成不均勻的溫度應(yīng)力。在溫度應(yīng)力的影響之下就會(huì)在混凝土中形成表面裂縫或者內(nèi)部裂縫，這種溫度應(yīng)力形成的裂縫寬度一般在1 mm～4 mm之間，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成貫通縫，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定有著巨大的不良影響。究其主要原因是混凝土在凝固硬化的過程中內(nèi)外溫差大，導(dǎo)致了混凝土的冷縮而形成裂縫。

2)表面微裂縫。表面微裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中是不可避免的一種微型裂縫，這種裂縫一般存在于混凝土外表層，一般情況下微裂縫在保護(hù)層范圍以內(nèi)，深度不會(huì)太深，通長情況下表面微裂縫不會(huì)形成貫通裂縫。影響此類裂縫產(chǎn)生的因素眾多，其中主要原因是混凝土凝結(jié)時(shí)向外部泌水水流通道所引起的細(xì)微裂縫，其次是水泥水化引起自身體積縮??；在灌注混凝土?xí)r，振搗不均勻，不充分；混凝土中的粗骨料沉降不均勻；混凝土抹面后沒有及時(shí)覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)過晚而失水；混凝土內(nèi)部溫度驟然發(fā)生變化，混凝土內(nèi)外溫差較大等都可能導(dǎo)致這類裂縫的出現(xiàn)。

3)干縮裂縫。干縮裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中也是經(jīng)常出現(xiàn)的收縮裂縫之一，干縮裂縫的形成主要是由于混凝土自身特性所引起的。砂石骨料的體積收縮是十分有限的，基本不會(huì)形成干縮裂縫，而混凝土結(jié)構(gòu)的整體收縮主要原因是水泥成分所導(dǎo)致的，其整體的收縮量又有諸多因素影響：水泥品種、用量和攪拌混凝土?xí)r所使用的混凝土配合比。在一般的施工過程中，收縮裂縫常常在水泥剛剛發(fā)生水化時(shí)就伴隨凝結(jié)逐漸形成了，在有模板接觸的混凝土表面由于養(yǎng)護(hù)受到了模板的限制，收縮裂縫受到了外部約束力而沒有形成。混凝土澆筑完成4 d左右，混凝土初期硬化，也具有了一定的抗壓強(qiáng)度，收縮往往表現(xiàn)為混凝土的干縮。對(duì)于大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)而言干縮的形成時(shí)間區(qū)段與溫度裂縫的形成時(shí)間幾乎是同時(shí)開始并同時(shí)形成的；伴隨著混凝土結(jié)構(gòu)中自由水由于受到水化熱影響轉(zhuǎn)化為水蒸氣逸出混凝土外，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的濕度梯度從而形成溫度不均勻。根據(jù)干縮濕脹的原理，濕度梯度同樣也會(huì)形成濕度應(yīng)力。在此時(shí)如果混凝土不能得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)與保溫，干裂就會(huì)逐漸加重，混凝土結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)收縮應(yīng)力。濕度應(yīng)力、溫度應(yīng)力和毛細(xì)應(yīng)力幾種不利因素疊加在一起就形成了混凝土表面的早期干裂現(xiàn)象。

2 在實(shí)際建筑施工過程中預(yù)防地下室超長混凝土裂縫產(chǎn)生的措施

1)水泥品種的選擇。選用水化熱較低的水泥。這樣的水泥在凝結(jié)過程中可以降低水泥自身發(fā)熱量，能有效的減少溫度應(yīng)力的大小，從而減少裂縫開展的條件，在實(shí)際施工中對(duì)同一部位、一次性澆筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)盡量采用同一廠家、同一時(shí)期、同一規(guī)格的產(chǎn)品，保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性，使得混凝土整體溫度變化趨于一致。

2)骨料的選擇。在實(shí)際施工過程中通過長時(shí)間的觀測與研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，地下室超長結(jié)構(gòu)混凝土粗骨料宜選用粒徑5 mm～35 mm的級(jí)配骨料，對(duì)于所使用的粗骨料中針片狀骨料的含量應(yīng)嚴(yán)格控制不應(yīng)大于15%，對(duì)于細(xì)骨料的選用應(yīng)采用細(xì)度模數(shù)在2.5左右的中粗砂。粗細(xì)骨料的選用要嚴(yán)格控制它們的含泥量，粗骨料的含泥量不應(yīng)大于1%，細(xì)骨料的含泥量不應(yīng)大于2%。

3)外加劑的選擇。在實(shí)際施工過程中，外加劑的選擇與用量的確認(rèn)要與設(shè)計(jì)院聯(lián)系確認(rèn)，謹(jǐn)慎做出決定。在地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中可選擇加入一定量的粉煤灰，粉煤灰作為一種活性材料也會(huì)起到一定的凝結(jié)固化作用，與水泥機(jī)理相同，從而降低水泥在凝結(jié)過程中產(chǎn)生的水化熱，而且粉煤灰的使用可以增加混凝土的整體塑性，提高混凝土的抗裂能力；此外粉煤灰在凝結(jié)之后還可以有效的填充混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)小空隙，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)體的整體性。還應(yīng)該關(guān)注的是加入粉煤灰后的混凝土結(jié)構(gòu)中早期抗拉強(qiáng)度略有降低，但混凝土的后期強(qiáng)度并不會(huì)降低，反而有所升高。

4)混凝土配合比的確認(rèn)。在施工時(shí)配合比的選擇要考慮施工所在地的實(shí)際特點(diǎn)和當(dāng)?shù)貙?shí)際的使用需求、氣候條件、建筑物周圍環(huán)境，是否摻入外加劑以及施工現(xiàn)場隊(duì)伍的實(shí)際施工能力、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件。由實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)工程實(shí)際使用時(shí)的配合比。

5)加強(qiáng)混凝土的振搗工作。在實(shí)際混凝土澆筑過程中，應(yīng)對(duì)新澆筑的混凝土部位進(jìn)行二次振搗用以排除混凝土在初期凝結(jié)過程中因排水、散熱而形成的空隙，從而提高混凝土的整體性且減少了混凝土內(nèi)部的孔洞。能夠有效的減小內(nèi)部微裂，防止裂縫的融合擴(kuò)大，增加混凝土密實(shí)度。實(shí)際施工中進(jìn)行二次振搗不僅可以防止混凝土的開裂還會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有一定幅度的提高，實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)表明二次振搗后強(qiáng)度提高10%～20%左右。

6)避免混凝土初凝后的擾動(dòng)?；炷猎跐仓┕ぶ皯?yīng)仔細(xì)檢查將要進(jìn)行澆筑施工的模板，確保其穩(wěn)定性，對(duì)于體型較大、較長的模板要設(shè)置中間支撐才可進(jìn)行澆筑的施工作業(yè)。在澆筑完成后混凝土強(qiáng)度達(dá)到1 N/mm2～2 N/mm2前禁止人員在混凝土表面或模板上進(jìn)行踩踏或施加額外的壓力。在澆筑施工時(shí)還應(yīng)注意的是要將混凝土輸送管線架起，避免輸送管線架在模板上，使模板產(chǎn)生振動(dòng)。在澆筑完成的混凝土表面要覆膜保護(hù)，在其上部還要加上1層～2層草簾，加快混凝土的凝結(jié)。

7)后澆帶的設(shè)置。規(guī)范規(guī)定：“現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)室內(nèi)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為55 m，露天為35 m；現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)最大間距分別為45 m，30 m”。在超長結(jié)構(gòu)混凝土施工時(shí)后澆帶的設(shè)置可以有效的減少混凝土的開裂，避免貫通裂縫的形成。后澆帶的設(shè)置應(yīng)在設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮，提前確認(rèn)后澆帶的設(shè)計(jì)位置和寬度等。這項(xiàng)措施簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際的施工過程中不必投入過多資源就可以起到較好的效果，因此應(yīng)當(dāng)大力推廣使用。

a.后澆帶的位置確認(rèn)。一般情況下，地下室混凝土結(jié)構(gòu)的后澆帶應(yīng)沿長寬方向各隔50 m設(shè)置一條，后澆帶的寬度80 cm。后澆帶施工時(shí)，要保證預(yù)留足量的自由伸縮量，由于混凝土的收縮過程發(fā)生在混凝土凝結(jié)的早期，在混凝土澆筑的60 d后，對(duì)后澆帶部分采用高一級(jí)標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行填縫作業(yè)。因?yàn)閮蓚?cè)混凝土的約束作用，后澆帶內(nèi)混凝土密實(shí)度可以提高，且會(huì)增強(qiáng)與兩側(cè)先澆混凝土的結(jié)合，提高了結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。對(duì)于受力較小的梁板結(jié)構(gòu)，后澆帶通常留置在梁板跨度的1/3處；留置后澆帶時(shí)要使梁平行于后澆帶以免梁截?cái)嗵唷?/p>

b.后澆帶做法。在設(shè)置有后澆帶的施工部位要在后澆帶兩側(cè)混凝土施工過程中提前留置鋼筋網(wǎng)，在后序后澆帶施工時(shí)要清理兩側(cè)澆筑完成的接觸面，調(diào)整鋼筋網(wǎng)再進(jìn)行后澆帶的澆筑作業(yè)。在后澆帶兩側(cè)的混凝土澆筑時(shí)要預(yù)防兩側(cè)的混凝土在振搗的過程中涌入后澆帶模板中；后澆帶部位澆筑混凝土?xí)r要預(yù)先鑿除原有的松散的混凝土顆粒，并使兩側(cè)原有的混凝土形成鑿毛狀態(tài)，有條件的要沖洗其表面，用水泥漿抹面后澆筑后澆帶。

8)混凝土的溫度監(jiān)控。為預(yù)防和控制混凝土溫度裂縫的發(fā)生，養(yǎng)護(hù)時(shí)要對(duì)混凝土內(nèi)部及混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行定期的測量，溫度檢查時(shí)應(yīng)檢測的重點(diǎn)是混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差不應(yīng)大于20 ℃。檢測所用的測溫探頭應(yīng)埋設(shè)于各階段混凝土厚度的中點(diǎn)及混凝土表面5 cm之下；澆筑完成之后的前3天時(shí)間要每隔1 h進(jìn)行一次溫度觀測，3 d之后每隔2 h進(jìn)行一次測溫工作，一般要持續(xù)7 d方可結(jié)束。在測試混凝土溫度的同時(shí)也要對(duì)當(dāng)?shù)禺?dāng)天氣溫進(jìn)行觀測記錄，以形成對(duì)比參照。

3 結(jié)語

在超長地下室混凝土裂縫的控制中，要從設(shè)計(jì)，施工組織，施工方法多方面著手，認(rèn)真分析施工實(shí)際環(huán)境，采用對(duì)應(yīng)的施工方法，以確?；炷潦┕さ馁|(zhì)量。地下室滲漏一旦出現(xiàn)，將產(chǎn)生一系列復(fù)雜的后果，因此預(yù)防裂縫的產(chǎn)生是非常重要的。

On prevention of super-long cracks in basement

Tang Xinping

(No.3EngineeringCompany,ChinaRailwayThirdBureauGroup,Taiyuan030001,China)

The paper researches the super-long cracks at cast-in-place large concrete structures of modern multi-storey high-rise concrete, analyzes the reasons for cracks from the temperature cracks, surface microcrack, and shrinkage cracks, and points out respective prevention and treatment measures according to all sorts of possible factors, so as to avoid and reduce the cracks.

basement, super-long structural concrete, crack, influential factor

2014-12-17

唐新平(1975- )，男，工程師

1009-6825(2015)06-0097-02

TU755.7

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